BR112019006886B1

BR112019006886B1 - Fibra óptica, enlace óptico, e sistema óptico

Info

Publication number: BR112019006886B1
Application number: BR112019006886-4A
Authority: BR
Inventors: Pierre Sillard; Denis Molin; Marianne Bigot
Original assignee: Draka Comteq France
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2022-11-16
Also published as: DK3535610T3; PL3535610T3; EP3535610A1; WO2018083513A1; CN109937372B; US20200183082A1; CN109937372A; EP3535610B1; US10830946B2; BR112019006886A2

Abstract

Trata-se de uma fibra óptica (10) que compreende um núcleo óptico (11) e uma bainha óptica (30, 50) que circunda o núcleo óptico, em que o núcleo óptico tem um único perfil de índice de grau a com a=1, a sendo um parâmetro não dimensional que define o formato de perfil de índice do núcleo óptico, e em que o núcleo óptico tem um índice de refração máximo n_co em seu centro; a bainha óptica tem, em sua borda externa, um índice de refração n_Cl, e compreende uma região (12) de índice de refração reduzido n_trench, chamado de vala, com uma diferença de índice de refração negativo 6cnó_t=n_trench-n_Cl em relação à dita bainha óptica, em que a vala tem um raio externo R_trench. De acordo com modalidades da revelação, o núcleo óptico e a bainha são configurados para suportar a propagação de pelo menos seus modos espaciais e no máximo cinquenta e cinco modos espaciais em um comprimento de onda operacional ó_op entre, e incluindo, 1.460 nm e 1.675 nm, e o núcleo óptico satisfaz um critério de ovalidade entre 0,05 e 0,3, quando o dito critério de ovalidade é medido a uma circunferência de índice igual n_eq (...).

Description

1. CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se ao campo de transmissão de fibras ópticas e, mais especificamente, a modelos de fibra de poucos modos aprimorados para multiplexação por divisão de modo (MDM).

2. ANTECEDENTES

[002] Uma fibra ótica é convencionalmente constituída de um núcleo óptico, que transmite um sinal óptico, e de uma bainha óptica, que confina o sinal óptico dentro do núcleo óptico. Para esse fim, o índice de refração do núcleo, nco, é maior que aquele da bainha, nCl. Uma fibra óptica é geralmente caracterizada por um perfil de índice de refração que associa o índice de refração (n) com o raio (r) da fibra óptica: a distância r em relação ao centro da fibra óptica é mostrada no eixo geométrico x e a diferença Dn entre o índice de refração no raio r, n (r) e o índice de refração da bainha óptica nCl é mostrado no eixo geométrico y.

[003] Atualmente, existem duas categorias principais de fibras ópticas: fibras multimodo e fibras monomodo. Em uma fibra multimodo, para um determinado comprimento de onda, vários modos ópticos são propagados simultaneamente ao longo da fibra ótica, enquanto que em uma fibra monomodo, os modos de ordem superior (doravante chamados HOMs) são cortados ou altamente atenuados.

[004] Fibras monomodo são comumente usadas para aplicações de longa distância, como redes de acesso ou redes metropolitanas. Para obter uma fibra óptica com capacidade de transmitir um sinal óptico monomodo, é necessário um núcleo com um diâmetro relativamente pequeno (normalmente entre 5 μm e 11 μm). Para atender aos requisitos de aplicações de alta velocidade ou taxa de bits (por exemplo > 10 Gbps), as fibras monomodo padrão exigem o uso de um emissor laser monomodo modulado sintonizado para funcionar normalmente em um comprimento de onda de 1.550 nm. No entanto, as fibras monomodo sofrem de problemas de não linearidade, que são grandes limitações na capacidade de transmissão da fibra.

[005] Fibras multimodo são comumente usadas para aplicações de curta distância que exigem alta largura de banda, como redes de área local (LANs), unidades de múltiplas residências (MDUs) e centros de dados (DCs), mais conhecidos como redes internas. O núcleo de uma fibra multimodo normalmente tem um diâmetro de 50 μm ou 62,5 μm. As fibras multimodo mais prevalentes nas telecomunicações são as fibras ópticas do perfil de índice de classificação de refração. Minimizando a dispersão intermodal (ou seja, a diferença entre os tempos de atraso de propagação ou velocidade de grupo dos modos ópticos ao longo da fibra óptica, também chamado de DMGD para Atraso de Grupo de Modo Diferencial), tal índice de refração garante uma alta largura de banda modal para um determinado comprimento de onda, tipicamente 850 nm.

[006] Como o tráfego de dados nas redes de fibra ótica continua a crescer exponencialmente, há uma demanda crescente para aumentar o tráfego por fibra, particularmente em longas distâncias. Para este fim, foram desenvolvidas técnicas de multiplexação que permitem que uma pluralidade de fluxos de dados separados compartilhe a mesma fibra ótica. Entre essas técnicas, uma abordagem promissora é a multiplexação por divisão do espaço (SDM), em que uma pluralidade de canais de dados dentro de uma única fibra óptica é fornecida por uma pluralidade de respectivos modos de sinais ópticos guiados pela fibra.

[007] Tal técnica exigiu o desenvolvimento de novos tipos de fibras ópticas, chamadas de fibras ópticas de baixo modo, que suportam mais de um modo espacial, mas menos modos espaciais do que as fibras multimodo. Tais fibras de poucos modos, que são notavelmente discutidas no documento de patente PCT WO2011/094400, suportam aproximadamente 2 a 50 modos.

[008] As transmissões multiplexadas por divisão de espaço com o uso de Fibras de Poucos Modos (FMFs) receberam, portanto, atenção considerável recentemente devido ao seu potencial de multiplicar a capacidade de transmissão de modo único pelo número de modos que serão usados.

[009] Uma abordagem para o modelo de fibras de poucos modos consiste em minimizar os Atrasos do Grupo de Modo Diferencial (DMGDs, ou seja, a diferença nos tempos de chegada dos modos guiados usados para multiplexação espacial), para que todos os modos possam ser detectados simultaneamente usando complexos 2Nx2N (N sendo o número total de modos espaciais, isto é, incluindo degenerações do modo LP (Polarização Linear)) técnicas MIMO, e que o processamento de sinal digital MIMO pode compensar eficientemente os prejudiciais efeitos de interferências modais.

[010] Um pequeno Espalhamento de Atraso de Grupo (GDS) pode ser alcançado minimizando os DMGDs com modelos de fibra apropriados e com técnicas de compensação, que consistem na combinação de fibras fabricadas para ter sinais opostos de DGMD. As fibras de poucos modos operam, portanto, no chamado regime fracamente acoplado, no qual o GDS aumenta linearmente com a distância de propagação.

[011] Tal abordagem para FMFs é, por exemplo, descrita nos documentos de patente US 8.705.922 e WO 2015/040446.

[012] Embora a obtenção de zero interferência entre os modos de propagação pareça ser teoricamente ideal, parece que o acoplamento de modo é de fato inevitável. Outra abordagem para o uso de fibras de poucos modos consiste em explorar as mesmas um regime fortemente acoplado. Na verdade, se o acoplamento entre os modos for forte, o espalhamento temporal seguirá um processo de passeio estocástico (randomwalk) e o GDS será escalonado com a raiz quadrada do comprimento da fibra. O acoplamento forte pode, portanto, reduzir potencialmente a complexidade computacional dos equalizadores MIMO e, assim, economizar no custo e no consumo de energia da rede.

[013] Tal comportamento do GDS, que aumenta com a raiz quadrada da distância de propagação em caso de forte acoplamento, é destacado em “MIMO DSP Complexity in Mode-Division Multiplexing” por Sercan 0. Arik et al., que foi apresentado em OFC 2015. Nesse artigo, os autores apresentam uma revisão de técnicas existentes de gerenciamento de atraso de grupo e arquiteturas de Processamento de Sinal Digital de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) para sistemas de multiplexação por divisão de modos. Os mesmos também descrevem como as grades de Bragg de fibra longa agrupadas podem induzir perturbações e impor um acoplamento de modo forte a uma fibra de 6 modos espaciais, e destacam que, como resultado, o GDS aumenta com a raiz quadrada da distância de propagação. De acordo com essa técnica da técnica anterior, o acoplamento de modo é introduzido graças a dispositivos de grade de fibra separados, que devem ser introduzidos regularmente ao longo do comprimento da fibra.

[014] O documento de patente EP 1 101 744 A2 também aborda a questão de conseguir um acoplamento de modo significativo, mas em fibras multimodo (MMF), em vez de fibras de poucos modos (FMF). A finalidade de um acoplamento de modo tão significativo é aumentar a largura de banda da fibra multimodo em distâncias curtas. Para este fim, sugere-se fabricar fibras multimodo com um núcleo não circular, de preferência com quiralidade introduzida durante a extração de fibra. No entanto, uma desvantagem dessa técnica, como destacado neste documento de patente, a saber, através da sua referência ao artigo R. Olshansky (Applied Optics, Vol.14(4), abril 1975, página 935, ‘ModeCoupling Effects in Graded-Index Optical Fibers’), é que há uma redução na potência transmitida quando a largura de banda aumenta através do acoplamento de modo. Por conseguinte, sabe-se que a não circularidade também aumenta a perda de fibras. Tal aumento é devido ao aumento das perdas (de curvatura) dos modos guiados de maior ordem.

[015] Além disso, esse documento de patente da técnica anterior concentra-se apenas na melhoria da largura de banda de fibras multimodo em curtas distâncias e não aborda a questão de alcançar um comportamento de raiz quadrada do GDS a longas distâncias em FMFs.

[016] Além disso, a não circularidade do núcleo de fibra também foi investigada em “SDM transmission of realtime 10GbE traffic using commercial SFP + transceivers over 0.5km elliptical-core few mode fiber”, Optics Express, páginas 17.120 a 17.126, junho 2015, mas com o objetivo oposto de diminuir o acoplamento de modo de modos espaciais dentro do mesmo grupo de modos em um FMF. Mais precisamente, esse documento descreve um FMF com apenas 2 modos LP (a saber, 3 modos espaciais a 1.300 nm e 2 modos espaciais a 1.500 nm), que tem um núcleo elíptico com uma ovalidade de 0,20, onde a ovalidade e definida como o= onde a e b sao o raio dos

eixos longos e curtos da elipse, respectivamente. A finalidade de tal ovalidade do núcleo de fibra e quebrar a degenerescência dos modos LP11a e LP11b pertencentes ao mesmo grupo de modo, para que os mesmos possam transmitir informações independentemente e que nenhum MIMO seja usado na recepção. Assim, a fibra transmite menos modos espaciais, o que contradiz a crescente necessidade de aumentar o tráfego por fibra em longas distâncias.

[017] Como conclusão, embora se saiba que o acoplamento de modo (intragrupo e intergrupo) reduz a dependência linear do GDS e, portanto, a complexidade computacional dos equalizadores MIMO, ainda há uma necessidade de uma tecnica adequada para alcançar um forte acoplamento de modo intragrupo e intergrupo dos modos de propagação em uma fibra de poucos modos. 3. SUMÁRIO

[018] Em uma modalidade da presente revelação, e revelada uma fibra óptica que compreende um núcleo óptico e uma bainha óptica envolvendo o núcleo óptico, em que o núcleo óptico tem um perfil de índice de grau a com a >1, em que a e um parâmetro não dimensional que define a forma do perfil de índice do núcleo óptico e do núcleo óptico com um índice de refração máximo nco em seu centro; a bainha óptica tem, em sua borda externa, um índice de refração ncí e compreende uma região de índice de refração reduzidontrench, chamada vala, com uma diferença negativa no índice de refração Δnt = ntrench — ncí em relação à bainha óptica, em que a vala tem um raio externo ^trench •

[019] O núcleo óptico e a bainha óptica são configurados para suportar a propagação de pelo menos seis modos espaciais e, no máximo, cinquenta e cinco modos espaciais a um comprimento de onda de operação entre Xop, e incluindo, 1.460 nm e 1.675 nm. Além disso, o núcleo óptico satisfaz um critério de ovalidade entre 0,05 e 0,3, quando o critério de ovalidade é medido em uma circunferência de igual índice neq dentro do núcleo, de modo que Δneq=neq—nCi seja inferior a 75% deΔnC0 = nco — na, em que o critério de ovalidade o é definido pela seguinte equação:

[020] em que a é um comprimento de um eixo geométrico semiprincipal da referida circunferência e b é um comprimento de um eixo geométrico semissecundário da referida circunferência.

[021] Assim, essa fibra óptica de FMF tem uma ovalidade central, que permite reduzir as diferenças de índice efetivas entre os modos espaciais de propagação, forçando assim o seu acoplamento e impondo um comportamento de raiz quadrada do Espalhamento de Atraso de Grupo com a distância de propagação. Essa ovalidade central é medida em uma região de igual índice no núcleo, que corresponde a menos de 75% da diferença máxima do índice de refração entre o núcleo e a bainha, e não necessariamente na interface núcleo-bainha, como foi frequentemente descrito em soluções da técnica anterior.

[022] Tal ovalidade do núcleo é avaliada por um critério de ovalidade que pode atingir valores tão elevados como 0,3, aumentando assim fortemente a mistura de modo entre o máximo de 10 grupos de modo (isto é, 55 modos espaciais) que se propagam na fibra ótica. Para compensar o forte aumento na perda de fibra induzida por esse acoplamento de modo forte, a bainha de tal fibra é projetada com uma vala rebaixada embutida, o que leva a diminuir as perdas de macroflexão melhorando o confinamento dos modos ópticos dentro do núcleo. De preferência, o critério de ovalidade é entre 0,10 e 0,30, com mais preferência, entre 0,15 e 0,30.

[023] O núcleo óptico de tal fibra mostra um perfil de índice de grau a, que designa habitualmente um núcleo óptico com um perfil de índice de refração n(r) definido como se segue:

[024] em que:

[025] r é uma variável representativa do raio da fibra óptica,

[026] r0 é o raio externo do núcleo óptico,

[027] Δ é a diferença do índice de refração normalizado, com

[028] n1 é o índice de refração mínimo do núcleo óptico,

[029] nco é o índice de refração máximo do núcleo óptico,

[030] α é um parâmetro não dimensional que define a forma do perfil de índice do núcleo óptico.

[031] Um parâmetro alfa a = 2 corresponde a uma parábola invertida. Um parâmetro alfa a = 1 corresponde a um formato triangular, enquanto um parâmetro alfa « = OT corresponde a uma função gradual.

[032] Tal definição é bem adequada para um núcleo circular, mas deve ser adaptada para um núcleo elíptico, para o qual o índice de refração irá variar diferentemente em função da distância ao centro do núcleo, ao longo do eixo geométrico maior (ou mais longo) a e menor (ou menor) b da elipse. Notavelmente, o parâmetro alfa pode ter valores diferentes ao longo de ambos os eixos geométricos da circunferência elíptica do núcleo.

[033] Graças ao comportamento da raiz quadrada do Espalhamento de Atraso de Grupo como uma função da distância de propagação ao longo dessa fibra óptica, menos atrasos de modo são introduzidos na recepção em comparação com soluções da técnica anterior, e a complexidade computacional dos equalizadores MIMO pode ser reduzida, o que também rende compensação de interferência mais eficiente.

[034] De acordo com uma modalidade da presente revelação, o critério de ovalidade do núcleo óptico varia como uma função de uma distância ao centro de núcleo óptico.

[035] Na verdade, o propósito de projetar um núcleo elíptico é diminuir as diferenças efetivas de índice entre os modos guiados, de modo a induzir seu acoplamento. No entanto, o impacto da ovalidade nos modos fundamentais, por um lado, e nos modos de maior ordem, por outro lado, é bastante diferente, e uma ovalidade variável dentro do núcleo pode permitir a adaptação às características específicas dos modos espaciais que se propagam na fibra.

[036] De acordo com uma outra modalidade da presente revelação, o critério de ovalidade do núcleo óptico aumenta de um primeiro valor de ovalidade baixa medido em uma circunferência de igual índice n'eq dentro do dito núcleo, de modo que Δn'eq = ríeq — ncí seja maior que 75% de Δnco = nco — ncí, para um valor de ovalidade ótimo medido na dita circunferência de índice igual neq dentro do dito núcleo, de modo que Δneq = neq-nci seja maior que 75% de Δnco = nco — ncí, e o critério de ovalidade do núcleo óptico diminui do valor ideal de ovalidade para um segundo valor de ovalidade baixa medido em uma interface de núcleo-bainha.

[037] Por conseguinte, o primeiro valor de ovalidade baixa corresponde a um núcleo mais circular no centro da fibra, onde um critério de ovalidade alta não pode realmente diminuir as diferenças de índice efetivas entre os grupos de modos LP01 e LP11, enquanto valores de ovalidade pequena no centro são mais fáceis fabricar. O segundo valor de ovalidade baixa também corresponde a uma circunferência mais circular do núcleo, na interface núcleo-bainha, onde os valores pequenos do critério de ovalidade são suficientes para reduzir as diferenças de índices efetivos entre os modos de ordem mais elevada.

[038] O perfil de ovalidade da fibra de acordo com essa modalidade aumenta assim com a distância ao centro do núcleo, desde um primeiro valor baixo a um valor ótimo, escolhido para induzir o modo forte de acoplamento entre os modos de propagação e, então, diminui para interface núcleo- bainha.

[039] De preferência, o valor da ovalidade ótima encontra-se entre 0,1 e 0,3, com mais preferência, entre 0,15 e 0,3, enquanto o primeiro e o segundo valores de ovalidade baixa são menores que cerca de 0,05. O primeiro e o segundo valores de ovalidade baixa podem ou não ser iguais. O segundo valor de ovalidade baixo pode ser igual a zero, correspondendo a uma circunferência externa circular do núcleo. Deve-se notar que não é possível definir o valor do critério de ovalidade no núcleo central.

[040] De acordo com uma modalidade, o núcleo óptico e a bainha óptica são configurados de modo que:

[041] - um comprimento a de um eixo geométrico semiprincipal de uma circunferência externa do dito núcleo óptico seja entre 13,5 μm e 27 μm;

[042] - o dito raio externo de vala Rtrench seja entre 20 μm e 42 μm;

[043] - a dita diferença de índice de refração negativo de vala Δnt = ntrench — ncí seja entre -15x10-3 e -5x10-3 no dito comprimento de onda operacionalÂ0p;

[044]

esse último parâmetro corresponda à frequência normalizada V da fibra.

[045] No caso de a circunferência externa do núcleo óptico ser circular, isso é o raio r0 do núcleo, que é entre 13,5 μm e 27 μm.

[046] Tal projeto do núcleo de fibra ótica e bainha permite que a fibra suporte entre 6 e 55 modos espaciais no comprimento de onda de operação Xop . Tal comprimento de onda operacional é, de preferência, nas faixas C- (1.530 a 1.570nm) ou L- (1.570 a 1.625nm), mas pode ser escolhido entre 1.460 e 1.675 nm, que corresponde aos comprimentos de onda operacionais habituais de fibras de poucos modos.

[047] De acordo com uma modalidade, o parâmetro não dimensional a tem um valor entre 1 e 3. Na verdade, as restrições sobre o valor de alfa não são tão importantes quanto ao projetar fibras FMF destinadas a operar no regime fracamente acoplado, para o qual alfa deve ser escolhido próximo de 2.

[048] De acordo com uma modalidade, um máximo Max\Δneff 0| de diferenças de índice eficazes entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propaguem no dito núcleo óptico, exceto nos modos espaciais LP01, LP11a e LP11b, é tal que Max\Δneff o|<1,0x10-3. Assim, um acoplamento de modo forte é obtido entre os modos espaciais, exceto nos três primeiros modos espaciais LP01, LP11a e LP11b.

[049] De acordo com uma modalidade adicional, um máximo Max\Δneff 0| de diferenças de índice entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propaguem no dito núcleo óptico, exceto modos espaciais LP01, LP11a e LP11b, é tal que Max\Δneff 0| < 0.8 x W3.

[050] De acordo com uma modalidade adicional, um máximo Max\Δneff 0| de diferenças de índice eficazes entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propagam no dito núcleo óptico, exceto modos espaciais LP01, LP11a e LP11b, é tal que

[051] em que:

[052]

uma diferença do índice derefração de bainha de núcleo normalizado,

[053]

[054] • M é um número de grupos de modos que se propagariam no dito núcleo óptico se o dito núcleo óptico fosse circular e não satisfizesse nenhum critério de ovalidade não zero.

[055] Ainda de acordo com uma modalidade adicional, um máximo Max\Δneff 0| de diferenças de índice eficazes entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propagam no dito núcleo óptico, exceto modos espaciais LP01, LP11a e LP11b, é tal que

[056] em que Max\Δneff c| é um máximo de diferenças de índice eficazes entre quaisquer dois grupos de modo espacial subsequentes que se propagariam no dito núcleo óptico se o dito núcleo óptico fosse circular e não satisfizesse nenhum critério de ovalidade não zero.

[057] De acordo com uma modalidade, tal fibra óptica tem uma quiralidade de pelo menos 1 volta/metro. Na verdade, também pode aumentar ainda mais o acoplamento entre os modos espaciais degenerados dos FMFs com núcleos levemente elípticos.

[058] Um outro aspecto da revelação se refere a um enlace óptico que compreende pelo menos uma fibra óptica conforme descrito no presente documento acima em qualquer das suas modalidades.

[059] Tal enlace óptico pode compreender qualquer número de fibras ópticas concatenadas, desde que uma delas, pelo menos, esteja em conformidade com as características apresentadas na presente revelação. Tal enlace óptico pode também compreender várias fibras ópticas, as quais estariam todas em conformidade com as características da presente revelação.

[060] De acordo com uma modalidade, é fornecido um enlace óptico que compreende N fibras ópticas de acordo com as modalidades da presente revelação, em que N >2, N é um número inteiro. Pelo menos duas fibras ópticas no enlace têm DMGDi mostrando sinais opostos para pelo menos o modo LP11 guiado pelas fibras ópticas, em que DMGDi é o Atraso de Grupo de Modo Diferencial entre o modo LP11 e o modo LP01 fundamental na fibra óptica i.

[061] Na verdade, a ovalidade do núcleo pode não ser suficiente para que a mistura entre LP01 e LP11, e entre LP11 e os outros modos, seja tão forte quanto aquela entre os outros modos espaciais. Assim, pode não produzir um regime totalmente fortemente acoplado dentro da fibra ótica. A concatenação de fibras de núcleo elíptico de comprimentos apropriados com DMGD positivas e negativas para os modos LP11 é uma maneira de reduzir ainda mais o Espalhamento de Atraso de Grupo da fibra ótica de acordo com modalidades da presente revelação.

[062] De modo mais geral, de acordo com uma modalidade, é fornecido um enlace óptico que compreende fibras ópticas tendo DMGD mostrando sinais opostos, não apenas para os modos LP11, mas para uma parte ou todos os seus modos LP de ordem superior guiados na fibra, para os quais tal concatenação também pode ser benéfica para reduzir DMGD do enlace.

[063] Tal enlace óptico compreende N fibras ópticas, em que N>2, N é um número inteiro. Pelo menos duas fibras ópticas no enlace têm DMGDiLPxy mostrando sinais opostos para pelo menos dois modos LPxy guiados pelas fibras ópticas, em que DMGDiLPxy é o Atraso de Grupo de Modo Diferencial entre o modo LPxy e o modo LP01 fundamental na fibra óptica i, em que x pertence a {0,1,2,...} e y pertence a {1,2,...}.

[064] De acordo com uma modalidade, MaxlDMGDunklLPii < 50ps/km, em que MaxlDMGDunklLPii é o valor máximo absoluto do Atraso de Grupo de Modo Diferencial entre o dito modo LP11 e o modo LP01 fundamental no dito enlace óptico.

[065] A presente revelação também se refere a um sistema óptico que compreende pelo menos uma fibra óptica ou pelo menos um enlace óptico de acordo com modalidades da presente revelação.

4. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[066] A presente revelação pode ser mais bem compreendida com referência à descrição e desenhos seguintes, dados a título de exemplo e não limitando o escopo de proteção, e nos quais:

[067] - A Figura 1 representa esquematicamente uma vista isométrica de uma fibra óptica de FMF exemplificadora de acordo com uma ou mais modalidades descritas no presente documento;

[068] - A Figura 2 representa esquematicamente um corte transversal de uma fibra óptica de acordo com uma ou mais modalidades descritas no presente documento;

[069] - A Figura 3 graficamente fornece o perfil de índice de refração de uma primeira fibra óptica de FMF circularmente simétrica da técnica anterior;

[070] - A Figura 4 graficamente fornece o perfil de índice de refração de uma fibra óptica de FMF de acordo com uma primeira modalidade da presente revelação, que corresponde à FMF da Figura 3 com uma ovalidade de núcleo constante de 0,15;

[071] - A Figura 5 ilustra um enlace óptico de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[072] - A Figura 6 graficamente fornece o perfil de índice de refração de uma segunda fibra óptica de FMF circularmente simétrica da técnica anterior;

[073] - A Figura 7 graficamente fornece o perfil de índice de refração de uma fibra óptica de FMF de acordo com uma segunda modalidade da presente revelação, que corresponde à FMF da Figura 6 com uma ovalidade de núcleo constante de 0,15;

[074] - A Figura 8 representa esquematicamente um corte transversal de uma fibra óptica com ovalidade em mudança de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[075] - As Figuras 9A e 9B ilustram modalidades de um sistema óptico de acordo com a presente revelação.

[076] Os componentes nas Figuras não estão necessariamente em escala, sendo a ênfase colocada sobre a ilustração dos princípios da invenção.

5. DESCRIÇÃO DETALHADA

[077] O princípio geral da presente revelação baseia-se na concepção de uma nova Fibra de Poucos Modos com forte acoplamento de modo intragrupo e intergrupo dos modos de propagação, de modo a reduzir a dependência linear do Espalhamento de Atraso de Grupo e, dessa forma, diminuir a complexidade computacional de Equalizadores MIMO na recepção. Um acoplamento tão forte é conseguido através da introdução de alguma ovalidade no núcleo da fibra óptica.

[078] Será agora feita referência em detalhe a modalidades de fibras ópticas de poucos modos, em que exemplos das quais são ilustrados nos desenhos anexos. Sempre que possível, os mesmos números de referência serão usados ao longo dos desenhos para fazer referência às mesmas partes ou partes similares.

[079] Uma modalidade de uma fibra óptica de poucos modos de acordo com a presente revelação é esquematicamente representada em vista isométrica na Figura 1. A fibra óptica 10 geralmente tem um núcleo de vidro 11 circundado por uma bainha de vidro. Mais precisamente, a fibra ótica 10 compreende três regiões concêntricas adjacentes, a saber:

[080] - um núcleo de índice gradual 11;

[081] - uma vala 12, com um raio externo Rtrench;

[082] - uma bainha externa 13, com um índice de refração nCl.

[083] Em modalidades da presente revelação, o núcleo de vidro 11 pode ter uma circunferência externa elíptica, com um eixo geométrico semiprincipal, ou mais longo, de comprimento a e um eixo geométrico semissecundário, ou mais curto, de comprimento b, conforme será explicado doravante em mais detalhes. Um critério de ovalidade o é definido como:

[084] O núcleo de vidro 11 pode estar associado a um raio r0, de modo que a = r0(1 + o) e b = r0(1 — o), que é entre 13,5 μm e 27 μm. Ademais, a vala tem um raio externo Rtrench entre 20 μm e 42 μm. A vala 12 pode ser diretamente contígua ao núcleo óptico, ou não. Nas modalidades mostradas e descritas no presente documento, o núcleo 11 e a bainha 13 geralmente compreendem sílica, especificamente vidro de sílica. Em algumas modalidades descritas no presente documento, o raio R3 (isto é, o raio da porção de vidro da fibra óptica 10) é cerca de 62,5 μm. No entanto, deve ser entendido que as dimensões da bainha podem ser ajustadas de modo que o raio R3 possa ser maior ou menor que 62,5 μm. A fibra óptica 10 também compreende um revestimento que circunda a bainha. Tal revestimento pode compreender várias camadas, e pode ser notavelmente um revestimento de dupla camada, embora essas diferentes camadas não sejam mostradas na Figura 1.

[085] As diferentes porções na bainha podem compreender vidro de sílica pura (SiO2), vidro de sílica com um ou mais dopantes, que aumentam o índice de refração (por exemplo, GeO2 ou qualquer outro dopante conhecido), como quando a parte do revestimento é “dopada” e/ou vidro de sílica com um dopante, que diminui o índice de refração, como o flúor, como quando a parte do revestimento é “dopada” (por exemplo, para a vala 12).

[086] A Figura 2 ilustra um corte transversal da fibra óptica de FMF da Figura 1. Como já mencionado em relação à Figura 1, a fibra óptica 10 tem geralmente um núcleo de vidro 11 rodeado por uma bainha de vidro. Na modalidade da Figura 2, o núcleo de vidro 11 tem uma circunferência externa elíptica, com um eixo geométrico semiprincipal de comprimento a e um eixo geométrico semissecundário de comprimento b. A bainha é diretamente contígua ao núcleo e tem um raio externo R3. A fibra óptica também compreende um revestimento 60 de raio interno R3 e raio externo R4, seja qual for o número de camadas intermediárias. Em algumas modalidades descritas no presente documento, o raio R4 é cerca de 125 μm (mas poderia ser maior ou menor que 125 μm). Em modalidades alternativas, outras dimensões poderiam ser de modo que R3 = 40 μm ou R3 = 50 μm e R4 = 62,5 μm.

[087] O núcleo óptico 11 está diretamente circundado por uma bainha óptica, que compreende pelo menos um anel de índice reduzido 12, também denominado vala, com raio interno R2 e raio exterior Rtrench, e uma camada de bainha externa 50 com raio interno Rtrench. Em algumas modalidades, tal camada de bainha externa 50 compreende vidro de sílica pura (SiO2) e seu índice de refração nCl é, por conseguinte, aquele do vidro de sílica ou vidro de sílica com um ou mais dopantes. A vala 12 tem uma diferença de índice de refração negativo Δnt = ntrench-nci em relação ao índice de refração da bainha externa, e sua posição e tamanho são projetados de modo a aprimorar resistência de perda de flexão da fibra.

[088] A bainha pode também opcionalmente incluir uma camada de bainha interna 30, envolvendo diretamente o núcleo óptico, e com o raio externo R2. A vala 12 pode, assim, estar afastada do núcleo 11 pela camada de bainha interna 30. Alternativamente, a vala 12 pode circundar e entrar diretamente em contato com a porção de núcleo 11.

[089] Linhas pontilhadas 21eq na Figura 2 ilustram, no núcleo óptico 11, circunferências de índice de refração igual neq. Na modalidade exemplificadora da Figura 2, tais circunferências 21eq são elipses centralizadas no centro do núcleo, mas com ovalidades diferentes. Assim, a circunferência mais próxima do centro do núcleo é mais circular que as outras duas. Isso corresponde a uma modalidade do FMF de acordo com a presente revelação. No entanto, de acordo com outra modalidade, a ovalidade do núcleo permanece substancialmente a mesma em todo o núcleo, e as circunferências 21eq seriam então elipses concêntricas de índice i, com a mesma ovalidade

em que ai é o comprimento do eixo geométrico semiprincipal da elipse i, e bi é o comprimento do eixo geométrico semissecundário da elipse i. De acordo com uma outra modalidade, a ovalidade do núcleo 11, da vala 12 e da camada de bainha interna opcional 30 é substancialmente a mesma. Mais precisamente, a ovalidade da fibra não está limitada ao núcleo 11, e a vala 12 e a camada de revestimento opcionais 30 também podem ser elípticas, com uma ovalidade constante ou variável.

[090] A Figura 3 representa o perfil de índice de refração n(r) de uma fibra óptica de Poucos Modos de acordo com a técnica anterior, que descreve a relação entre o valor de índice de refração n a distância r do centro da fibra óptica. O eixo geométrico x representa a posição radial com x = 0 representando o centro da região de núcleo, e o eixo geométrico y representa o índice de refração, expresso como uma diferença de índice Δn (x103) exceto se especificado em contrário.

[091] Tal FMF tem um núcleo óptico que tem um perfil de índice de refração n(r) definido da seguinte forma:

para " ≤ " o

[092] em que:

[093] r é uma variável representativa do raio da fibra óptica,

[094] r0 é o núcleo óptico raio,

[095] é a diferença de índice de refração normalizado, com

[096] ncí é o índice de refração mínimo do núcleo óptico,

[097] nco é o índice de refração máximo do núcleo óptico,

[098] α é um parâmetro não dimensional que define a forma do perfil de índice do núcleo óptico.

[099] O perfil de índice de refração alfa do núcleo óptico permite a redução da dispersão intermodal da fibra óptica.

[0100] O núcleo óptico é cercado diretamente por uma bainha óptica, que compreende uma camada de bainha interna, uma vala e uma camada de bainha externa. A vala tem uma diferença de índice de refração negativo Δnt = ntrench — ncí em relação ao índice de refração da bainha externa, e sua posição e tamanho são projetados de modo a aprimorar resistência à perda de flexão da fibra.

[0101] Até agora, os FMFs foram projetados para obter o menor Atraso de Grupo de Modo Diferencial possível, e foram operados no regime fracamente acoplado, no qual o Espalhamento de Atraso de Grupo aumenta linearmente com a distância de propagação. Em tais FMFs, o acoplamento entre os modos de propagação é baixo, principalmente devido às altas diferenças de índice efetivo entre os modos ou os grupos de modos. Δneff.

[0102] De fato, conforme pode ser observado na Figura 3 para uma fibra de modo espacial 10 padrão (a saber, 6 modos LP (LP01, LP11 a,b, LP02, LP21 a,b, LP12 a,b, LP31 a,b), divididos em grupos de 4 modos), a diferença de índice efetivo máximo entre quaisquer dois grupos de modo subsequentes é tal que Max\Δneff c| > 2,0 x 10-3 em um comprimento de onda operacional Xop = 1.550 nm. Nessa relação, o subscrito c significa circular, visto que FMF da Figura 3 mostra um núcleo circularmente simétrico, com um raio r0. O Atraso de Grupo de Modo Diferencial máximo entre quaisquer dois modos LP, MaxlDMGDcl está em 10 ps/km.

[0103] Uma modalidade da presente revelação, ilustrada pela Figura 4, consiste na fabricação de FMFs com núcleos levemente elípticos, para reduzir as diferenças efetivas Δne^^entre os modos de propagação, forçando o acoplamento de modo e impondo um comportamento de raiz quadrada do Espalhamento de Atraso de Grupo com a distância de propagação.

[0104] Na verdade, a forma geral do Espalhamento de Atraso de Grupo pode ser expressa como MaxlDMGDl x V2 x Lc x

onde L é a distância de propagação e Lcé o comprimento do acoplamento. Essa fórmula pode ser derivada diretamente, para N modos espaciais, da fórmula dada para dois modos de polarização no artigo por C. D. Poole “Statistical treatment of polarization dispersion in single-mode fiber”, Optics Letters, página 687 (1988). No regime fracamente acoplado, Lc>>L e, como resultado,

. No regime fortemente acoplado, Lc << L e GDS~MaxlDMGDl x ^2 x Lcx L . Assumindo que MaxlDMGDl permanece inalterado, o Espalhamento de Atraso de Grupo é assim reduzido por um fator de

no regime fortemente acoplado, em comparação com o regime fracamente acoplado.

[0105] A Figura 4 mostra assim o perfil de índice de refração n(r) da fibra óptica de Poucos Modos da Figura 3, mas com uma ovalidade de núcleo definida pelo critério de ovalidade de núcleo o= de valor o = 0,15. O núcleo 11 do FMF

da Figura 4 é agora elíptico com um eixo geométrico semiprincipal com um comprimento a = r0(1 + o) e um eixo geométrico semissecundário com um comprimento b = r0(1-o).

[0106] Na Figura 4, o perfil de índice de refração em linha sólida corresponde ao perfil de índice de refração médio da fibra óptica de núcleo circular da Figura 3. O perfil de índice de refração da fibra óptica de núcleo elíptico é ilustrado ao longo com eixo geométrico principal x (mostrado em linha pontilhada) e ao longo do eixo geométrico secundário y (linha pontilhada) da elipse: por conseguinte, o eixo geométrico x da Figura 4 ilustra o raio do núcleo óptico por eixo geométrico, também conhecido como a distância até o centro de núcleo ao longo de qualquer eixo geométrico.

[0107] Como pode ser observado, a ovalidade do núcleo quebra as degenerações do grupo de modos e dez modos espaciais com dez índices efetivos diferentes podem agora ser distinguidos, a saber LP01, LP11a, LP11b, LP02, LP21a, LP21b, LP12a, LP12b, LP31a e LP31b. Cada um desses dez modos espaciais é ilustrado por uma linha tracejada horizontal indicando sua diferença de índice efetivo associado à bainha externa. A diferença de índice efetivo máximo resultante Max\Δneff 0| entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propagam no núcleo óptico 11, exceto modos espaciais LP01, LP11a e LP11b, é agora Max\Δneff 0| < 0,65 x 10-3 a Âop = 1.550. nm. O subscrito o significa ovalidade. O Atraso de Grupo de Modo Diferencial máximo entre quaisquer dois modos LP, MaxlDMGDol está em 2 0 ps/km.

[0108] Assumindo que o regime fortemente acoplado é atingido com um comprimento de acoplamento Lc = 10 km no caso elíptico da Figura 4, o Espalhamento de Atraso de Grupo atinge assim GDSo~9ns após 10.000 km, quando GDSc ~100 ns no regime fracamente acoplado, correspondente ao caso circular da Figura 3. Se o regime fortemente acoplado não é alcançado no caso elíptico da Figura 4, por exemplo, porque a mistura entre o LP01 e LP11 e entre o LP11 e os outros modos não é forte o suficiente, então o GPSo de Espalhamento de Atraso de Grupo será ligeiramente menos reduzido e, então, atender a seguinte desigualdade: 9 ns< GDSo <<100 ns.

[0109] De modo a reduzir ainda mais o GDSo de Espalhamento de Atraso de Grupo, uma modalidade da presente revelação consiste em concatenar fibras do núcleo elíptico com DMGD positivas e negativas para o modo LP11, para formar uma ligação óptica como a ilustrada na Figura 5.

[0110] O enlace óptico 70 é construído pela concatenação de vários FMFs (por exemplo, tal enlace óptico 70 compreende p passos de fibras ópticas, com p>2, que são emendados juntos. A Figura 5 apenas mostra FMF 701 e FMF 70p, em que todos os outros FMFs em potencial í E [1;p] no enlace óptico é simbolizado por linhas tracejadas). O FMF 701 tem um comprimento L1, FMF 70i tem um comprimento Li e FMF 70p tem um comprimento Lp. FMFs 701 a 70p são, por conseguinte, emendados juntos para formar um enlace óptico 7 0 de comprimento L = A, + —+ Li + —+ Lp, que pode ser de várias dezenas ou diversas centenas de quilômetros. Evidentemente, a presente revelação abrange qualquer número de FMFs concatenados para formar um enlace óptico; como um mero exemplo, tal enlace pode compreender apenas dois FMFs, quatro FMFs, ou mesmo várias dezenas de FMFs.

[0111] Conforme descrito, por exemplo, no documento de patente WO2015/040447, existem valores ótimos para a, para os quais MaxlDMGDl têm valores mínimos, e a inferiores e superiores àqueles"a ótimos” geralmente exibem DMGDs com sinais opostos.

[0112] Como consequência, é possível associar um FMF a um a-valor ligeiramente superior ou inferior ao “ótimo a”, com outro FMF mostrando um «apropriado (isto é, superior ao “« ótimo” se o a fora do alvo for menor, ou menor do que o “ a ótimo” se o a fora do alvo é maior, escolhendo comprimentos apropriados para ambos os FMFs, a fim de obter um enlace “compensado por DMGD”.

[0113] Essa associação pode contribuir para reduzir o espalhamento de atraso de grupo o GDSo, caso o acoplamento de modo forte não seja atingido. A concatenação deve focar nos três primeiros modos espaciais, a saber, LP01, LPiia e LPiib, e o valor de a para as fibras concatenadas deve ser escolhido de modo a minimizar o DMGD para o modo LP11. Assim, é possível construir um enlace óptico com MaxlDMGDlinklLPii < 50 ps/km.

[0114] A Figura 6 ilustra o perfil de índice de refração n(r) de uma outra fibra óptica de Poucos Modos de acordo com a técnica anterior, que descreve a relação entre o valor de índice de refração n e a distância r do centro da fibra óptica. O eixo geométrico x representa a posição radial com x = 0 representando o centro da região de núcleo, e o eixo geométrico y representa o índice de refração, expresso como uma diferença de índice Δn (x103) exceto se especificado em contrário.

[0115] A fibra óptica de FMF da Figura 6 é similar àquela da Figura 3, em termos de estrutura, com um núcleo circular com um raio r0, mas suporta propagação de 15 modos espaciais (a saber, nove modos LP (LP01, LP11a, LP11b, LP02, LP21a, LP21b, LP12a, LP12b, LP31a, LP31b, LP03, LP22a, LP22b, LP41a e LP41b) divididos em grupos de cinco modos).

[0116] Como pode ser observado na Figura 6, para essa fibra padrão de 15 modos espaciais, a diferença de índice efetivo máximo entre quaisquer dois grupos de modos é tal que Max\Δneff c| > 2,5 x W3 em um comprimento de onda operacional Xop = 1.550 nm. Nessa relação, o subscrito c significa circular, conforme a fibra de FMF da Figura 6 mostra um núcleo circularmente simétrico, com um raio r0. O Atraso de Grupo de Modo Diferencial máximo entre quaisquer dois modos LP, MaxlDMGDcl está em 150 ps/km.

[0117] A Figura 7 ilustra o perfil de índice de refração n(r) da fibra óptica de Poucos Modos da Figura 6, mas com uma ovalidade de núcleo definida pelo critério de ovalidade a-b _ _ de núcleo

de valor o = 0,15. O núcleo 11 do FMF da Figura 7 é agora elíptico com um eixo geométrico semiprincipal com um comprimento a = r0(1 + o) e um eixo geométrico semissecundário com um comprimento b = r0(1 — o) .

[0118] Na Figura 7, o perfil de índice de refração em linha sólida corresponde ao perfil de índice de refração médio da fibra óptica de núcleo circular da Figura 6. O perfil de índice de refração da fibra óptica de núcleo elíptico é ilustrado ao longo com eixo geométrico principal x (mostrado em linha pontilhada) e ao longo do eixo geométrico secundário y (linha pontilhada) da elipse: por conseguinte, o eixo geométrico x da Figura 7 ilustra o raio do núcleo óptico por eixo geométrico, também conhecido como a distância até o centro de núcleo ao longo de qualquer eixo geométrico.

[0119] Como pode ser observado, como na Figura 4, a ovalidade do núcleo quebra as degenerescências de grupo de modos e quinze modos espaciais com quina índices efetivos diferentes podem agora ser distinguidos, a saber, LP01, LP11a, LP11b, LP02, LP21a, LP21b, LP12a, LP12b, LP31a, LP31b, LP03, LP22a, LP2 2b, LP41a e LP41b. Cada um desses quinze modos espaciais é ilustrado por uma linha tracejada horizontal indicando sua diferença de índice efetivo associado à bainha externo. A diferença de índice efetivo máximo resultante Max\Δneff 0| entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propagam no núcleo óptico 11, excluindo os modos espaciais LP01, LP11a e LP11b, é agora Max\Δneff 0| < 0,8 x W3 a Âop = 1.550 nm. O subscrito o significa ovalidade. O Atraso de Grupo de Modo Diferencial máximo entre quaisquer dois modos LP, MaxlDMGDol está em 200 ps/km.

[0120] Assumindo que o regime fortemente acoplado é atingido com um comprimento de acoplamento Lc = 10 km no caso elíptico da Figura 7, o Espalhamento de Atraso de Grupo atinge assim GDSo~90 ns após 10.000 km, quando GDSc ~1,5 μs no regime fracamente acoplado, correspondente ao caso circular da Figura 6. Se o regime fortemente acoplado não é alcançado no caso elíptico da Figura 7, por exemplo, porque a mistura entre o LP01 e LP11 e entre o LP11 e os outros modos não é forte o suficiente, então o GPSo de Espalhamento de Atraso de Grupo será ligeiramente menos reduzido e, então, atender a seguinte desigualdade: 90 ns< GDSo <<1,5μs.

[0121] Conforme anteriormente descrito em relação à Figura 5, o Espalhamento de Atraso de Grupo GDSo pode ser adicionalmente reduzido pela concatenação de Fibras de Poucos Modos que satisfazem um critério de ovalidade entre 0,05 e 0,30 e mostrando sinais opostos do DMGD para o modo LP11.

[0122] De acordo com modalidades da presente revelação, como aquelas ilustradas nas Figuras 4 e 7, tais FMFs suportam 6 a 55 modos espaciais. O comprimento de onda de operação, Àop, está de preferência nas faixas C- (1.530 a 1.570 nm) ou L- (1.570 a 1.625 nm), mas pode ser escolhido entre 1.460 e 1.675 nm.

[0123] Esses FMFs têm ovalidades de núcleo, medidas por um valor do critério de ovalidade o, entre 0,05 e 0,30, em que o=(a-b)/(a+b) em que a é o comprimento do eixo geométrico semiprincipal e b é o comprimento do eixo geométrico semissecundário do núcleo elíptico. Tal critério de ovalidade é medido a um índice inferior ao índice de refração máximo de núcleo, a saber, em uma circunferência de índice de refração igual neq de modo que Δneq =neq—ncí seja menor que 75% de Δnco = nc<> - ncl.

[0124] Os mesmos também podem mostrar um perfil de ovalidade variável, com um valor do critério de ovalidade aumentando da região do centro do núcleo para alcançar um valor ótimo entre 0,10 e 0,30 e, então, diminuindo em direção à interface núcleo-bainha em que o valor do critério de ovalidade pode ser inferior a 0,05.

[0125] Um exemplo de tal perfil de ovalidade em mudança é ilustrado pela Figura 8, que mostra uma vista em corte de um FMF de acordo com uma modalidade da presente revelação. Mais precisamente, o núcleo 11 do FMF da Figura 8 tem uma ovalidade constante de 0,05 do centro do núcleo até uma distância de 8 μm ao longo do eixo geométrico principal (ou eixo geométrico x na Figura 8). A ovalidade então aumenta para 0,15 de 8 μm para 12 μm ao longo do eixo geométrico principal, e diminui novamente de 0,15 para 0,05 de 12 μm para 17,2 μm, correspondendo ao final da vala 12. Assim, a ovalidade não está limitada ao núcleo da fibra, mas também engloba a vala 12 e a camada de bainha interna 30.

[0126] A ovalidade do núcleo pode ser obtida durante a deposição (fabricação da pré-forma por OVD (“Deposição de Vapor Exterior”), VAD (“Deposição Axial de Vapor”), MCVD (“Deposição de Vapor Químico Modificado”) ou PCVD (“Deposição de Vapor Químico Plasma”) aumentando a temperatura e/ou alterando a rotação da pré-forma. Também pode ser obtida durante as fases de consolidação ou colapso, e/ou durante o revestimento excessivo por qualquer meio possível que possa quebrar a simetria circular do núcleo.

[0127] Durante o estiramento, a fibra é, de preferência, fiada com poucas voltas por metro para induzir uma quiralidade de pelo menos 1 volta/metro, o que também pode aumentar ainda mais o acoplamento entre os modos espaciais degenerados dos FMFs com núcleos levemente elípticos.

[0128] As Figuras 9A e 9B ilustram modalidades de um sistema óptico de acordo com a presente revelação. De acordo com a primeira modalidade na Figura 9A, tal sistema óptico compreende transceptores 81 e receptores 85 opticamente conectados por um enlace de fibra óptica 70 que inclui pelo menos dois passos de fibra. Os transceptores 81 compreendem fontes de luz (como lasers) e geram n modos LP, referidos 1, 2, ..., n usados no sistema óptico da Figura 9A. Um multiplexador de modo 82 multiplexa os n modos LP e está ligado opticamente ao enlace óptico 70, que guia os n modos LP multiplexados, na direção de um demultiplexador de modo 83, que está ligado opticamente à extremidade do enlace óptico 70.

[0129] O demultiplexador de modo 83 demultiplexa os n modos LP multiplexados e alimenta cada modo LP em um amplificador 84. Na saída dos amplificadores 84, os modos LP entram nos receptores 85.

[0130] Tal sistema óptico pode compreender M enlaces ópticos. Em um exemplo, M = 1; em outro exemplo, M = 2; em outro exemplo M = 5; em outro exemplo, M = 10. No caso do sistema óptico compreender M enlaces ópticos, também compreende M multiplexadores de modo 82, M demultiplexadores de modo 83, e M amplificadores 84 para cada modo LP guiado pelo sistema óptico.

[0131] A modalidade na Figura 9B difere da primeira modalidade na Figura 9A visto que o amplificador 84 amplifica todos os modos LP guiados pelo enlace óptico 70; como tal, o amplificador 84 está opticamente conectado entre a saída do enlace óptico 70 a entrada do demultiplexador de modo 83. Nessa segunda modalidade, quando o sistema óptico compreende M enlaces ópticos, também compreende os M amplificadores 84; no entanto, existe apenas um multiplexador de modo 82, conectado opticamente entre os transceptores 81 um enlace óptico 70, e apenas um demultiplexador de modo 83, conectado opticamente entre o amplificador 84 e os receptores 85.

[0132] As modalidades das Figuras 9A e 9B são dadas como meros exemplos, e um enlace óptico de acordo com a invenção pode ser, evidentemente, usado em qualquer outro tipo de sistema óptico.

Claims

1. FIBRA ÓPTICA (10), que compreende um núcleo óptico (11) e uma bainha óptica (13; 30, 50) que circunda o núcleo óptico, em que o núcleo óptico tem um perfil de índice de grau a com a > 1, a sendo um parâmetro não dimensional que define o formato de perfil de índice do núcleo óptico, e em que o núcleo óptico tem um índice de refração máximo nco em seu centro, em que a bainha óptica tem, em sua borda externa, um índice de refração ncí, em que a dita bainha óptica compreende uma região de índice de refração reduzido ntrench, chamado de vala (12), com uma diferença de índice de refração negativo Δnt = ntrench — ncí em relação à dita bainha óptica, em que a dita vala tem um raio externo Rfrrench , em que o dito núcleo óptico e a dita bainha óptica são configurados para suportar a propagação de pelo menos seis modos espaciais e no máximo cinquenta e cinco modos espaciais em um comprimento de onda operacional À.op entre, e incluindo, 1.460 nm e 1.675 nm, caracterizado pelo dito núcleo óptico satisfazer um critério de ovalidade entre 0,05 e 0,30, quando o dito critério de ovalidade é medido a uma circunferência de índice igual neq no dito núcleo, de modo que Δneq=neq—nCi seja menor que 75% de Δnco = nco — ncí, em que o dito critério de ovalidade o é definido pela seguinte equação:

em que a é um comprimento de um eixo geométrico semiprincipal da referida circunferência e b é um comprimento de um eixo geométrico semissecundário da referida circunferência, e por um máximo Max\Δneff 0| de diferenças de índice eficazes entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propagam no dito núcleo óptico, exceto modos espaciais LP01, LP1 1a e LP1 1b, é tal que Mo.x\Δneff 0| < 1,0 x 10 .

2. FIBRA ÓPTICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo dito critério de ovalidade do dito núcleo óptico variar como uma função de uma distância até o centro de núcleo óptico.

3. FIBRA ÓPTICA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo dito critério de ovalidade do dito núcleo óptico aumentar de um primeiro valor de ovalidade baixa medido a uma circunferência de índice igual n'eq no dito núcleo, de modo que Δn'eq = ríeq — ncí seja maior que 75% de Δnco = nco — ncí, para um valor de ovalidade ótimo medido na dita circunferência de índice igual neq no dito núcleo, de modo que Δneq = neq — ncí seja menor que 75% de Δnco = nco — ncí, e em que o dito critério de ovalidade do dito núcleo óptico diminui do dito valor de ovalidade ótimo para um segundo valor de ovalidade baixa medido em uma interface núcleo-bainha.

4. FIBRA ÓPTICA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo dito valor de ovalidade ótimo ser entre 0,10 e 0,30, de preferência, entre 0,15 e 0,30.

5. FIBRA ÓPTICA, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada pelos ditos primeiro e segundo valores de ovalidade baixa serem menores que cerca de 0,05.

6. FIBRA ÓPTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo dito núcleo óptico e pela dita bainha óptica serem configuradas de modo que: - um comprimento a de um eixo geométrico semiprincipal de uma circunferência externa do dito núcleo óptico seja entre 13,5 μm e 27 μm; - o dito raio externo de vala Rtrench seja entre 20 μm e 42 μm; - a dita diferença de índice de refração negativo de vala Δnt = ntrench — ncí seja entre -15x10 3 e -5x10-3 no dito comprimento de onda operacionalÂ0p;

7. FIBRA ÓPTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo dito parâmetro não dimensional a ter um valor entre 1 e 3*

8. FIBRA ÓPTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por um máximo Max\Δneff 0| de diferenças de índice eficazes entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propagam no dito núcleo óptico, exceto modos espaciais LP01, LP11a e LP11b, ser tal que Max\Δneff 0| — 0,8 x W3 *

9. FIBRA ÓPTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por um máximo Max\Δneff 0| de diferenças de índice eficazes entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propagam no dito núcleo óptico, exceto modos espaciais LP01, LP11a e LP11b, ser tal que Max\Δneff °l — 2'roxfcx(M+l)' em que: é uma diferença do índice de refração de bainha de núcleo normalizado,

em que:

é uma diferença do índice de refração de bainha de núcleo normalizado,

• M é um número de grupos de modos que se propagariam no dito núcleo óptico se o dito núcleo óptico fosse circular com um raio externo ro, de modo que a = r0(1 + o) e b = r0(1 — o) e não satisfizesse nenhum critério de ovalidade não zero.

10. FIBRA ÓPTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por um máximo Max\Δneff 0| de diferenças de índice eficazes entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propagam no dito núcleo óptico, exceto modos espaciais LPo1, LP11a e LP11b, ser tal que

em que Max\Δneff c| é um máximo de diferenças de índice efetivo entre quaisquer dois modos espaciais subsequentes que se propagariam no dito núcleo óptico se o dito núcleo óptico fosse circular com um raio externo r0, de modo que a = r0(1 + o) e b = r0(1 — o) e não satisfizesse nenhum critério de ovalidade não zero.

11. FIBRA ÓPTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por ter uma quiralidade de pelo menos 1 volta/metro.

12. ENLACE ÓPTICO (70), caracterizado por compreender N fibras ópticas (701-70p) conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, com N >2, N é um número inteiro, em que pelo menos duas fibras ópticas no dito enlace têm DMGDi mostrando sinais opostos para pelo menos um modo LP11 guiado pelas ditas fibras ópticas, em que DMGDi é o Atraso de Grupo de Modo Diferencial entre o dito modo LP11 e qualquer outro modo guiado na fibra óptica i.

13. ENLACE ÓPTICO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por MaxlDMGDunklLPii < 50ps/km, em que MaxlDMGDunklLPii é o valor máximo absoluto do Atraso de Grupo de Modo Diferencial entre o dito modo LP11 e qualquer outro modo guiado no dito enlace óptico.

14. SISTEMA ÓPTICO (80), caracterizado por compreender pelo menos uma fibra óptica (10) conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 ou pelo menos um enlace óptico (70) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 12 a 13.