KR100231108B1 - 고용량단일모드광도파관섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 증폭기를 포함하는 빠른 데이터 전송속도, 단채널 또는 WDM 다중송신 시스템용 단일모드 광도파관 섬유에 관한 것이다. 상기 도파관은 굴절율이 변화될 수 있는 둘 또는 세개의 영역을 가지는 코아에 특징이 있다. 그러한 영역들의 상대적인 크기도 또한 변화될 수 있다. 이러한 변수들을 조절함으로써 원하는 모드필드 직경, 영점 분산파장, 분산 기울기 및 컷오프 파장을 얻었다. 광학적 특성들은 낮은 감쇄율과 만족할만한 휨 성능을 유지하면서도 비선형 효과를 제한하도록 선택된다. 부가적으로, 도파관내의 잔류응력은 응력으로 인한 복굴절을 제한하도록 낮은 수준으로 유지된다. 선택적인 탄성율과 유리 전이온도를 가지는 이중 코팅시스템과 함께 미코팅된 도파관에서의 낮은 잔류응력은 편광모드 분산을 낮출 수 있다.

Description

고용량 단일모드 광도파관 섬유
제1도는 복합 코아의 3개의 영역을 나타내는 본 발명의 굴절을 프로필을 도시한 그래프.
제2도는 중심코아, 이를 둘러싼 유리층 및 외각 폴리머층을 나타내는 본 발명의 도파관 섬유의 단면도.
제3도는 중심 코아가 α값이 1인 α프로필을 가지는 본 발명의 구체예를 도시한 그래프.
제4도는 중심 코아가 α값이 2인 α프로필을 가지는 본 발명의 구체예를 도시한 그래프.
제5도는 중심 코아가 α값이 무한대인 α프로필을 가지는, 즉 중심프로필이 실질적으로 일정한 본 발명의 구체예를 도시한 그래프.
제6도는 도파관 특성의 전형적인 측정시 사용된 굴절율 프로필을 도시한 그래프, 및
제7도는 n1=n2인 복합 프로필의 특정의 경우를 도시한 그래프.
본 발명은 장거리, 빠른 비트 전송속도 통신용 광도파관 섬유에 관한 것이다. 게다가, 상기 도파관 섬유는 하나 또는 그 이상의 광증폭기를 사용하는 장거리, 빠른 비트 전송속도 시스템용으로 디자인된다.
높은 파워의 레이저, 빠른 데이터 전송속도 송신기 및 수신기, 및 파장분할 다중송신(wavelength division multiplexing, 이하 WDM이라 칭함) 기술을 이용하는 통신 시스템들은 극히 낮은, 그러나 0은 아닌 총 분산율을 가지며 극히 낮은 편광모드 분산율(polarization mode dispersion, 이하 PMD라 칭함)을 가지는 광도파관 섬유를 필요로 한다. 게다가, 상기 도파관 섬유는 자기 위상변조(self phase modulation, 이하 SPM이라 칭함) 및 4파 믹싱(four wave mixing, 이하 FWM이라 칭함)과 같은 비선형 현상을 필수적을 제거하는 특성을 가져야 한다. SPM은 파워밀도를 낮춤으로써 제한될 수 있다. FWM은 분사율이 0이 아닌 파장범위에서 작동함으로써 조절된다.
또 다른 필요조건으로는 광 도피관은 광 증폭기를 구비한 장거리 시스템으로 적합해야 한다는 것이다. 이러한 복잡한 시스템에 요구되는 특성들을 가지는 광 도파관을 제공하기 위하여, 다양한 굴절율 프로필이 모델링 및 시험되었다. Bhagavatula의 미합중국 특허 제 4,715,679호에 개시된 복합 코아 디자인은 낮은 감쇄율, 협소한 지오매트리 오차, 만족할 만한 내굴곡성 및 높은 인장강도와 같은 기본적인 구비조건을 유지하면서도 새로운 시스템 구비조건을 충족시키기 위한 유연성을 제공한다. 더구나, 그러한 복합코아 디자인의 일부는 제조하기에 상대적으로 용이하며, 이에 의해 비용상승이 없이도 개선된 광 도파관 성능을 제공한다.
이러한 구비조건들을 광 도파관 파라미터로 바꾸면, 고 데이터 전송속도 및 WDM 시스템에 적절하고 광 증폭기를 이용하는 시스템에 적합한 광 도파관은 다음과 같은 특징이 있다 :
- SPM을 제한하기에 충분히 큰 모드필드 직경; - PMD를 제한하기 위한 낮은 잔류응력 및 코아 및 클래드의 원형성과 중심성 및 코팅 균일설의 엄격한 제어; - 외적으로 유도된 응력 복굴절을 제한하기 위한 코팅율과 유리 전이온도의 적절한 선택; - FWM을 억제하기에는 충분히 높지만 분산 파워의 핸디캡을 제한하기에는 충분히 낮은 WDM 창에서는 총 분산율의 절대치; 및 - 광 증폭기 이득피크 파장영역에서 작동시키기에 적절한 총 분산율과 영점 분산파장의 절대치.
다음의 용어에 대한 정의들은 당업자들 사이에서 흔히 사용되는데 따른 것이다.
- 코아 영역의 반경은 굴절율의 견지에서 정의된 것이다. 특정영역은 그 영역의 굴절율 특성이 시작되는 점에서 시작되고 그러한 영역의 특징이 굴절율인 마지막 지점에서 끝난다. 문맥에서 다른 특별한 언급이 없는 한 반경은 이러한 정의를 가진다.
- SPM은 자기 위상변조, 즉 특정 파워수준보다 높은 시그날의 일부가 그러한 파워수준보다 낮은 시그날의 일부에 대한 파장에서 서로 다른 속도로 진행되는 형상을 나타낸다.
- FWM은 4파 믹싱, 즉 하나의 도파관에서 둘 또는 그 이상의 시그날이 서로 다른 주파수를 갖는 시그날의 발생을 방해하는 현상을 나타낸다.
- % delta는 다음의 방정식으로 정의되는 굴절율의 상대적인 척도를 나타낸다:
% delta = 100 × (nr 2- nc 2)/2nr 2, 여기서 nr은 영역 1의 최대 굴절율이고 nc는 클래딩 영역의 굴절율이다.
- α프로필은 % delta(r)의 견지에서 다음과 같은 방정식으로 정의되는 굴절율 프로필을 의미한다 :
% delta(r) = % delta(r) (1 - [(r-r0)/(r1-r0)]alpha), 여기서 r은 r0≤r≤r1이고, delta는 상기와 같이 정의되며 α는 프로필의 형태를 정의하는 지수이다.
- 프로필 볼륨은 [(% delta(r))(r dr)]의 ri에서 rj까지의 적분으로 정의된다.
본 발명은 WDM 시스템을 포함하고 광 증폭기를 갖춘 고 데이터 전송속도 시스템용 광 도파관의 구비조건을 충족시킨다.
본 발명은 Bhagavatula의 미합중국 특허 제 4,715,679호에 개시된 종류의 프로필의 특별한 종류이며, 이것은 독특한 특성을 가지는 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 첫번째 특징은 광 증폭기를 구비한 고 데이터 전송속도 또는 WDM 시스템을 위해 디자인된 단일모드 광 도파관 섬유이다. 상기 도파관은 코아영역 및 이를 둘러싼 굴절율 nc의 클래드층을 가진다. 코아영역은 최대 굴절율 n0를 가지는 중심영역, 최대 굴절율 n1을 가지며 상기 중심영역에 인접해 있는 제1환상영역, 및 굴절율 n2(n0＞n2＞n1)를 가지며 상기 제1환상영역에 인접해 있는 제2환상영역을 포함한다. 본 발명의 섬유는 다음과 같은 특징이 있다 :
- 중심선에서 크로스오버 반경까지의 프로필 볼륨, 내부 프로필 볼륨;
- 크로스오버 반경에서 코아의 말단까지의 프로필 볼륨, 외각 프로필 볼륨; 및
- 외각 프로필 볼륨/내부 프로필 볼륨의 비. 내부 프로필 볼륨, 외각 프로필 볼륨, 및 외각 프로필 볼륨/내부 프로필 볼륨의 비는 각각 약 2.70 내지 3.95units, 1.10 내지 7.20units, 및 0.30 내지 2.35 범위이다. units은 % delta-microns2이다. 도파관은 복굴절을 야기시킬 수 있고 이에 의해 편광모드 분산을 제한할 수 있는 외력으로부터 도파관을 실질적으로 고립시키고 도파관 섬유의 강도를 보존하기 위하여 2중층 코팅을 가진다. 2중층 코팅은 약 1.0 내지 3.0MPa 범위의 탄성율과 약 -10℃보다 높지 않은 유리 전이온도를 가지는 내부층을 포함한다. 실리콘과 같은 일부 코팅이 -180℃보다 높지 않은 유리 전이온도를 가지는 것으로 알려져 있다. -30 내지 -40℃ 범위의 유리 전이온도를 가지는 아크릴레이트 코팅도 알려져 있다. 내부층의 경우, 좀 더 낮은 전이온도가 바람직하다.
외각층은 약 400MPa보다 큰 탄성율을 가진다. 통상, 좀 더 큰 탄성율을 가지는 외각층이 외력으로 인한 마모, 그멍 및 휨으로부터 좀 더 양호한 보호특성을 제공한다. 그러나, 코팅 피복성, 내마멸성, 및 굳기와 같이 실용성을 고려해 보면, 외각층 탄성율의 상한치는 약 1600MPa 정도이다. 외각 코팅층의 유리 전이온도는 내부 코팅의 유리 전이온도보다 좀 덜 중요한 사항이다. 외각 코팅유리의 전이온도는 60℃ 또는 그 이상에 까지 도달할 수 있다.
크로스오버 반경은 시그날 파장이 변할때 시그날에서의 파워분포의 의존성으로부터 알 수 있다. 내부 볼륨위 경우, 시그날 파워는 파장이 증가함에 따라 감소된다. 외곽 볼륨의 경우, 시그날 파워는 파장이 증가함에 따라 증가한다. 여기에 포함된 프로필의 경우, 크로스오버 반경은 약 2.8 마이크론이다.
본 발명의 광 도피관의 일실시예에 있어서, 중심코아 영역은 α굴절율 프로필에 특징이 있다. 구체적인 예들은 적어도 1의 α값을 가지는 굴절율 프로필을 포함한다. α값이 1인 프로필의 경우, 바람직한 구체예는 비율 a0/a 및 a1/a에 대한 한계를 포함하는데, 여기서 a0는 중신코아 반경이고, a1은 제2환상코아의 내부반경이며, a는 코아 및 클래드의 계면에 연장되는 반경이다. 바람직하기로는 a0/a는 약 0.4보다 크지 않고 a1/a는 약 0.9이다.
α값 2와 무한대를 가지는 프로필들도 또한 상세히 연구되었다. 무한대의 α값은 굴절율 프로필이 인정함을 의미한다. 실제적인 견지에서, 약 4보다 큰 α값은 일정한 프로필에 가깝다.
본 발명의 두번째 특징에 있어서, 코아 및 클래드 영역들은 상술한 첫번째 특징에 따라 정의되며, 중심코아 영역은 하나의 α프로필을 가지며 제1환상코아 영역은 일정한 프로필을 가진다. 본 발명의 첫번째 특징에서와 같이 각 영역에서의 최대 굴절율들은 상대치 n0＞n2＞n1를 가진다. 내부 및 외각 프로필 볼륨과 외각 대 내부 볼륨의 비율은 상기 첫번째 특징에서와 동일하다.
이러한 두번째 특징의 구체예에 있어서, 중심코아 영역은 α값 2, 약 0.80 내지 0.95 범위의 % delta, 및 약 2.4 내지 2.8 마이크론 범위의 반경을 가진다. 제1환상코아 영역은 약 0.1보다 크지 않은 % delta를 가진다. 제2환상코아 영역은 약 0.1 내지 0.5 범위의 % delta, 약 4.25 내지 5.75 범위의 제2환상코아 영역의 중심에서 측정된 반경, 및 약0.4 내지 2마이크론 범위의 ½% delta 수준에서 측정된 폭을 가진다. 내부 프로필 볼륨, 외각 프로필 볼륨 및 외각 대 내부 프로필 볼륨의 비율은 각각 약 2.75 내지 3.70, 1.55 내지 6.85, 및 0.55 내지 2.00 범위이다.
이러한 두번째 특징의 또 다른 구체예에 있어서, 중심영역은 무한대의 α값(즉 그러한 프로필은 이러한 영역 전역에 걸쳐 실질적으로 일정하다), 약 0.75 내지 1.05 범위의 % delta, 및 약 1.4 내지 2.2 마이크론 범위의 반경을 가진다. 제1환상코아 영역은 약 0.2보다 크지않은 % delta 및 약 3.25 내지 5.55 마이크론 범위의 반경을 가진다. 제2환상코아 영역은 약 0.1 내지 0.5 범위의 % delta 및 약 0.4 내지 2 마이크론 범위의 ½ % delta 수준에서 측정된 폭을 가진다. 내부 프로필 볼륨, 외각 프로필 볼륨, 및 외각 대 내부 프로필 볼륨의 비율은 각각 약 1.38 내지 1.84. 0.77 내지 3.41, 및 0.56 내지 1.99 범위이다.
본 발명의 세번째 특징은 본 발명의 첫번째 특징에서 정의된 것과 같은 중심코아 영역, 제1 및 제2환상코아 영역 및 클래딩층을 가지는 단일모드 광 도파관 섬유이다. 내부 프로필 볼륨, 외각 프로필 볼륨, 및 외각 대 내부 프로필 볼륨의 비율은 각각 약 2.70 내지 3.95units, 1.10 내지 7.20units 및 0.30 내지 2.35 범위이다. 상기 도파관 섬유는 약 8.4 마이크론의 평균 모드필드 직경, 약 1560 내지 1575nm 범위의 영점 분산파장, 약 0.09ps/nm2-km보다 크지 않은 분산기울기, 및 약 0.15ps/km1/2보다 크지 않은 편광모드 분산값을 가진다.
본 발명의 네번째 특징은 최대 굴절율 n0을 가지는 중심영역 및 약 4 내지 7 마이크론 범위의 외각반경과 약 0.16보다 크지 않은 실질적으로 일정한 % delta를 가지는 인접한 환상 코아영역을 구비한 단일모드 광도파관 섬유이다. 상기 광도파관 섬유는 약 8.4 마이크론의 평균 모드필드 직경, 약 1560 내지 1575nm 범위의 영점 분산파장, 약 0.09ps/nm2-km보다 크지 않은 분산 기울기, 및 약 0.15ps/km1/2보다 크지 않은 편광모드 분산값을 가진다.
이러한 네번째 특징의 바람직한 구체예에 있어서, 중심코아는 α값이 적어도 1인 α프로필을 가진다.
상술한 고성능 통신 시스템에 적합한 도파관 섬유의 특성들은 다음과 같이 요약될 수 있다 :
- 도파관에서의 파워밀도를 줄이고 이에 의해 SPM을 줄이기 위해서는 모드필드 직경은 적어도 약 8.4 마이크론의 평균치를 가진다;
- 증폭된 WDM 시그날의 시그날 대 노이즈의 비와 실질적으로 동일해지도록 광 증폭기의 이득피크 전역에 걸쳐 총 분산율은 충분히 낮지만 FWM을 방지하기에는 충분한 총 분산율을 가지는 WDM을 가능하게 하는 약 0.09ps/nm2-km보다 낮은 분산 기울기와 함께 약 1560 내지 1575nm 범위의 영점 분산파장;
- PMD를 제한하기에 충분히 협소한 지오메트리 오차; 및
- 외력으로 인해 섬유들에 응력이 도입되는 것을 방지하고, 이에의해 굴절율 프로필이 비대칭적으로 변하고 PMD를 생성시키기 위하여 코팅 시스템은 저탄성율의 내부층과 고탄성율의 외각층을 가진다. 여기서 언급된 탄성율은 필름 샘플에 대해 측정된다.
제1도에 도시된 복합코아 다지인은 상술한 구비용건들을 충족시키기 위한 충분한 유연성을 가진다. 복합코아의 개념은 상술한 '679특허에 상세히 개시되어 있다. 여기서 기술된 본 발명에서 달성된 것은 고성능 통신 시스템의 구비요건을 충족시키는 한 세트의 복합코아 프로필의 인식이다. 더구나, 그러한 구비요건 세트는 잔여 내부 도파관 응력을 상대적으로 낮게 유지시키고 만족할만한 휨 성능을 유지하면서도 감쇄율을 증가시킴이 없이 충족된다.
그러한 프로필이 조정될 수 있는 3개의 코아 영역들은 제1도의 2, 6 및 8이다. 각각의 영역에서, 굴절율 프로필의 형태는 방사위치에 따른 일반적인 형태를 취할 수 있다. 또한, 각 영역의 방사범위는 변경될 수 있다. 설명상, 중심코아 영역(2)의 반경은 길이(4)로 도시되어 있다. 이 경우, 그리고 모든 모델의 경우, 중심코아 반경은 축중심선에서부터 X축과 가상의 중심프로필과의 교차점까지 측정된다.
제1환상코아 영역(6)은 반경(4)과 반경(7)에 의해 제한되지 않으며, 제2환상코아 영역의 ½ 계수점으로부터 그어진 수직선(5)까지 연장된다. 상기 제2환상코아 영역(8)의 특정반경은 길이(12)로서 선택되고 이것은 점(3)으로 지적된 바와 같이 코아 중심으로부터 영역(8) 베이스의 중간점까지 연장된다. 제2환상코아 반경에 대한 이러한 약속은 모든 모델의 경우에 사용된다. 대칭 프로필에 대한 편리한 프로필 척도는 수직선(5) 사이에 도시된 폭(10)이다. 수직선(5)은 ½ 최대 %delta 계수점으로부터 의존된다. 제2환상코아 반경에 대한 이러한 약속은 모든 모델의 경우에 사용된다.
크로스오버 반경은 제1도의 길이(14)로서 도시되어 있다. 크로스오버 반경안의 프로필 볼륨(% delta-microns2units)은 내부 프로필 볼륨이다. 크로스오버 반경밖의 프로필 볼륨은 외각 프로필 볼륨이다. 외각 대 내부 프로필 볼륨의 비는 일정파장에서 상대적 파워분포의 척도이며, 따라서 특정 굴절율 프로필 변화의 효과의 척도이다.
제1도에 도시된 3개 영역의 코아를 이용하여 실제적으로 달성가능한 프로필의 수는 필수적으로 무한하다. 따라서 상술한 시스템 구비요건을 충족시키는 그러한 프로필을 확인하기 위한 하나의 모델이 개발되었다. 그러한 모델은 종래의 개념 및 방정식을 이용한다.
각 모델의 굴절율 프로필의 경우(여기서 굴절율 프로필은 함수n(r)로 표현되고 n은 귤절율이며 r은 반경이다), 스케일러 파동방정식의 수치해법이 밝혀졌다. 해법들은 여러개의 파장에서 발견되었다. 그러한 해법들은 전달상수 및 필드 진폭을 산출하며, 이로부터 만들어진 공식들로부터 도파관의 광학적 특성들이 계산될 수 있다. 예를 들면, "Optical Waveguide Theory", A. W. Snyder and J. D. Love,Chapman and Hall, London and New York, and , "Physical Interpretation of Peternabb's Strange Spot Size". C. Pask, Electronic Letters Vol. 20, N0. 3, February, 1984를 참조하라.
여기에서 계산에 사용된 모델에 있어서, 측정된 컷오프 파장은 계산된 컷오프 파장의 93%로서 정의된다. 게르마늄으로 도필된 실리카의 굴절율의 파장 의존성은 "Refractive Index Dispersion of Doped Fused Silica", S. Kobayashi et al., Conference Publication from IOOC, 1977, paper B8-3로부터 구해졌다.
도파관 섬유에서의 잔류응력의 제한과 제조의 용이성과 같은 부가적인 구비요건을 충족시키기 위하여 조사된 프로필 종류들은 단일영역, 이중영역 및 3중영역 형태의 것이다.
제2도는 중심코아 영역(16), 제1환상코아 영역(18) 및 제2환상코아 영역 (20)을 보여주는 본 발명의 도파관 섬유의 단면도이다. 최종 유리층은 클래드층(22)이다. 제1 및 제2폴리머층들은 24 및 25로 도시되어 있다(DSM Desotech Incorporated, 1122 St. Charles Street, Elgin, Illinoins).
제3도에 도시된 본 발명의 프로필의 특정의 구체예는 삼각 중심프로필(α값이 1인 α프로필)과 일반 사다리꼴 형태의 프로필을 가지는 실질적으로 대칭인 제2환상코아 영역(27)을 가진다. 상기 영역(27)은 제조공정과 도펀트의 확산이 도펀트 농도의 예리한 전이를 매끄럽게 하는 경향이 있기 때문에 둥근 것으로 선택적으로 도시되어 있다. 제1환상 코아영여(29)은 점선으로 도시된 바와 같이 평평한 프로필을 가질수도 있고 또는 중심 또는 두 개의 말단이 약간 둥근 프로필을 가질 수 있다. 모델링의 목적을 위하여, 영역(29)에서는 프로필은 실질적으로 평평하거나 또는 0.0 내지 0.10 범위의 % delta를 가지는 것으로 간주되었다.
제2α프로필의 구체예는 제4도의 중심 코아 프로필(28)로 도시된 바와 같이 α값 2를 가지는 것이다. 제4도의 제1 및 제2환상코아영역은 제3도의 그것과 실질적으로 동일하다.
제5도는 중심코아 영역이 필수적으로 스텝(30)인 본 발명의 프로필의 구체예를 도시한 것이다. 제1 및 제2환상코아 영역은 제1환상영역에서의 % delta의 한계가 0.0 내지 0.20 범위인 것을 제외하고는 실질적으로 제3도에 도시된 바와 같다.
표 1은 상기에서 의도한 특성들을 가지는 도파관을 제조하는 각각의 프로필 변수들의 범위를 나타낸다. 구체적인 특성들을 충족시키는 각 도파관의 프로필 변수들은 상기 표에 도시된 범위내에 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 상기 범위에 의해 한정된 프로필의 약 30%만이 요구되는 특성을 가진 것으로 밝혀졌다. 즉, 표 1의 범위들은 프로필 변수들에 대해 필수적인 조건은 되지만 충분한 조건은 아니라는 것을 나타낸다.
[표 1]
[실시예 1]
[삼각 중심코아에 대한 모델 결과]
다음의 프로필 파라미터들은 도파관 특성들을 계산하기 위한 모델로서 삽입되었다 :
- 최대 삽입코아의 % delta - 0.87%;
- 최대 제1환상 % delta - 0.1%;
- 최대 제2환상 % delta - 0.3%;
- 중심코아 반경 (x축과 굴절율 프로필의 가상의 교차점) - 3.0 마이크론;
- 제2환상반경(환상 베이스의 중심에서 측정) - 5.5 마이크론; 및
- 제2환상 폭(굴절율 프로필의 ½값에서 측정) - 0.9 마이크론.
전형적인 프로필은 제6도에 도시되어 있다. 제1도에서 제공된 정의들과 일치하여 중심코아 반경(34)과 제2환상반경(40)이 도시되어 있다. 제1환상은 실질적으로 일정한 굴절율 프로필을 가진다. 제2환상의 굴절율 프로필은 사다리꼴 형태이다. 그러한 모델은 중심코아의 일부로서 영역(32)를 포함함으로써 중심선을 따라 도파관 밖으로 도펀트를 확산시키는 책임이 있다.
도파관의 계산된 특성들은 다음과 같다 :
- 영점 분산파장 - 1564nm;
- 분산 기울기 - 0.80ps/nm2-km;
- 모드필드 직경 - 8.43 마이크론; 및
- 컷오프 파장 - 1137nm.
내부 프로필 볼륨, 외각 프로필 볼륨, 및 외각 대 내부 볼륨 비율은 각각 1.60units, 1.58units 및 0.99인 것으로 계산되었다.
계산된 특성들은 상술한 고성능 시스템 구비요건과 잘 조화된다.
굴절율 프로필 모델로부터 도파관 특성들의 여러가지 계산중에 삼각 중심코아 영역을 가지는 120개의 프로필, α값이 2인 중심코아 영역을 가지는 65개의 프로필, 및 스텝 중심코아 영역을 가지는 23개의 프로필들은 상술한 고성능 시스템 구비요건을 충족시키는 것으로 밝혀졌다.
제6도에 도시된 것과 동일한 일반적인 형태를 가지는 프로필을 모델링하였다. 최대 코아 % delta는 0.79%이고, 최대 제2환상영역 % delta는 0.44%이며, 제1환상영역 % delta는 0.0%이며, 중심코아 반경은 3.44 마이크론이고, 상기 환상영역의 중심에서 측정된 제2환상 반경은 7.5 마이크론이고 제2환상의 반경은 0.93 마이크론이다.
이러한 프로필은 다음의 특성들을 산출하였다 :
- 모드필드 직경 - 8.5 마이크론;
- 영점 분산파장 - 1565nm;
- 분산 기울기 - 0.065ps/nm2-km;
- 컷오프 파장 - 1525nm;
- 내부 프로필 볼륨 - 1.78units;
- 외각 프로필 볼륨 - 3.29units; 및
- 외각 대 내부 볼륨비 - 1.85.
앞에서 계산된 도파관 특성들은 의도한 특성들과 탁월한 조화를 보인다.
[실시예 2]
[제조결과]
수십 킬로미터 길이의 도파관 섬우를 제6도에 따라 실질적으로 제조하였다.
중심선 굴절율 딥(dip)은 모델 프로필에 도시된 것과 거의 동일하였고, 중심코아와 제1환상 사이, 제1 및 제2환상 사이, 및 제2환상과 클래드층 사이의 전이영역들은 고농도에서 저농도 영역까지의 도펀트의 확산으로 인하여 둥글어졌다.
이로 인한 섬유는 다음의 특성을 가졌다 :
- 평균 최대 % delta - 0.814;
- 제2환상에 대한 평균 최대 % delta - 0.289;
- 평균비 a0/a - 0.39; 및
- 평균비 a1/a - 0.89.
중심코아 영역은 α값이 약 1인 α프로필을 가졌다. 제1환상영역의 % delta 굴절율은 약 0.1 이하였다.
평균 도파관 특성들은 다음과 같이 측정되었다 :
- 모드필드 직경 - 8.45 마이크론;
- 영점 분산파장 - 1563nm;
- 분산 기울기 - 0.076ps/nm2-km; 및
- 컷오프 파장- 1200nm. 감쇄율은 통상 0.21dB/km 이하였고 편광모드 분산은 통상 0.15ps/km1/2이하였다. 이러한 것들은 고성능 시스템용 도파관 특성들의 잘 들어맞는 범위의 것들이다.
단일의 환상을 가지는 프로필은 제7도에 도시되어 있다. 중심코아 영역(44)은 일반적인 형태를 가질 수도 있고 또는 α값이 적어도 1인 α프로필을 가질 수 있다. 환상(46)은 실질적으로 평평하며 약 7 마이크론보다 크지 않은 반경(48)을 가진다. 표2 는 단일의 환상 영역을 가지는 3개의 프로필에 대해 조사된 범위를 보여준다.
[표 2]
상기 모델은 제6도 또는 제7도의 프로필중 하나를 이용하여 만족할만한 제품이 얻어질수 있음을 보여주는 반면, 제작공정은 현재 제6도의 프로필에만 집중되어 있다. 탁월한 재생성과 제조의 용이성은 제6도의 프로필을 이용하여 설명되었다.
상술한 내용들은 본 발명을 좀더 상세히 설명한 것이지, 이것이 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

Claims (11)

  1. 최대 굴절율 n0를 가지는 중심영역, 최대 굴절율 n1을 가지며 상기 중심영역에 인접해 있는 제1환상영역, 및 최대 굴절율 n2(n0＞n2＞n1)를 가지며 상기 제1환상영역에 인접해 있는 제2환상영역을 포함하며, 약 2.70 내지 3.95 units의 내부 프로필 볼륨과 약 1.10 내지 7.20 units의 외각 프로필 볼륨을 가지며 상기 내부 프로필 볼륨에 대한 외각 프로필 볼륨의 비가 약 0.30 내지 2.35 범위인 코아영역, 굴절율 nc(n2＞nc)를 가지며 상기 코아영역을 둘러싸고 있는 클래드층, 및 약 1.0 내지 3.0MPa 범위의 탄성율과 약 -10℃이하의 유리 전이온도를 가지는 상기 클래드층에 인접해 있는 제1폴리머 코팅층과, 약 400MPa 이상의 탄성율을 가지는 상기 제1폴리머 코팅층에 인접해 있는 제2폴리머 코팅을 구비한 광도파관 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 빠른 데이터 전송속도, 단채널 또는 WDM 다중송신 시스템용 단일 모드 광도파관 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내부 코팅층의 유리 전이온도가 약 -35℃인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  3. 제2항에 있어서 상기 외각 코팅층의 단성율은 약 1600MPa보다 크지 않음을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중심코아 영역의 방사위치와 굴절율과의 관계는 α프로필인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  5. 제4항에 있어서, 상기 α프로필은 α값 1을 가지며, 상기 코아는 반경 a를 가지고, 상기 중심코아 영역은 반견 a0를 가지며, 상기 제2환상영역은 내부반경 a1를 가지며, a0/a의 비는 약 0.4보다 크지 않으며 a1/a의 비는 약 0.9인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  6. 제4항에 있어서, 상기 α프로필은 α값 2를 가지는 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중심영역의 굴절율은 필수적으로 일정한 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  8. 최대 굴절율 n0를 가지며 α값이 1보다 큰 α프로필을 가지는 중심영역, 최대 굴절율 n1을 가지며 상기 중심영역에 인접해 있고 필수적으로 일정한 굴절율 프로필을 가지는 제1환상영역, 및 최대 굴절율 n2(n0＞n2＞n1)를 가지며 상기 제1환상영역에 인접해 있는 제2환상영역을 포함하는 코아 영역, 굴절율 nC(n2＞nC)를 가지며 상기 코아 영역을 둘러싸고 있는 클래드층, 및 약 2.70 내지 3.80 units의 내부 프로필 볼륨과 약 1.10 내지 6.90 units의 외각 프로필 볼륨을 가지며 상기 내부 프로필 볼륨에 대한 외각 프로필 볼륨의 비율이 약 0.30 내지 2.20 범위인 광도파관 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 빠른 데이터 전송속도, 단채널 또는 WDM 다중 송신 시스템용 단일모드 광도파관 섬유.
  9. 제8항에 있어서, (a) 상기 중심영역은 약 2의 α값, 약 0.80 내지 0.95 범위의 % delta, 및 약 2.4 내지 2.8 마이크론 범위의 반경을 가지며, 상기 제1환상영역은 약 1 보다 크지 않은 % delta를 가지며, 상기 제2환상영역은 약 0.1 내지 0.5범위의 % delta, 약 4.25 내지 6.25마이크론 범위의 중심반경, 및 약 0.4 내지 2마이크론 범위의 ½ %delta 수준에서 측정한 폭을 가지며, 상기 내부 프로필 볼륨은 약 2.70 내지 3.80 units이고, 외각 프로필 볼륨은 약1.10 내지 6.90 units이며, 상기 내부 프로필 볼륨에 대한 외각 프로필 볼륨의 비가 약 0.30 내지 2.20이거나, (b) 상기 중심영역은 무한대의 α값, 약 0.75 내지 1.05 범위의 % delta, 및 약 1.4 내지 2.2 마이크론 범위의 반경을 가지며, 상기 제1환상영역은 약 0.2보다 크지 않은 % delta를 가지며, 상기 제2환상영역은 약 0.1 내지 0.5범위의 % delta, 약 4.25 내지 5.75마이크론 범위의 중심반경, 및 약 0.4 내지 2마이크론 범위의 ½%delta 수준에서 측정한 폭을 가지며, 상기 내부 프로필 볼륨은 약 2.75 내지 3.70 units이고, 외각 프로필 볼륨은 약 1.55 내지 6.85units이며, 상기 내부 프로필 볼륨에 대한 외각 프로필 볼륨의 비가 약 0.55 내지 2.00인 것을 특징으로 하는 단일 모드 광도파관 섬유.
  10. (a) 최대 굴절율 n0를 가지는 중심영역, 최대 굴절율 n1을 가지며 상기 중심영역에 인접해 있는 제1환상영역, 및 최대 굴절율 n2(n0＞n2＞n1)를 가지며 상기 제1환상영역에 인접해 있는 제2환상영역을 포함하며, 약 2.70 내지 3.95 units의 내부 프로필 볼륨과 약 1.10 내지 7.20 units의 외각 프로필 볼륨을 가지며 상기 내부 프로필 볼륨에 대한 외각 프로필 볼륨의 비율이 약 0.30 내지 2.35범위인 코아 영역, 및 굴절율 nC(n2＞nC)를 가지며 상기 코아 영역을 둘러싸고 있는 클래드층, 또는 (b) 최대 굴절율 n0를 가지는 중심영역과, 약 4 내지 7 마이크론 범위의 외각 반경 a1과 약 0.16보다 크지 않은 % delta의 실질적으로 일정한 굴절율을 가지며 상기 중심영역에 인접해 있는 환상영역을 포함하는 코아영역; 및 굴절율 nC(n1＞nC)를 가지며 상기 코아영역을 둘러싸는 클래드층을 구비하며, 약 8.4 마이크론의 평균 모드필드 직경, 약 1560 내지 1575nm 범위의 영점 분산파장, 약 0.09ps/nm2-km보다 트지 않은 분산 기울기, 및 0.15ps/km1/2보다 크지 않은 편광모드 분산값을 가지는 것을 특징으로 하는 빠른 데이터 전송속도, 단채널 또는 WDM 다중송신 시스템용 단일모드 광도파관 섬유.
  11. 제10항에 있어서, 상기 중심코아 영역의 방사위치와 굴절율과의 관계는 α프로필이며, 여기서 α는 적어도 1인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
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