KR100244384B1 - 분산시프트파이버 - Google Patents

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KR100244384B1
KR100244384B1 KR1019970001145A KR19970001145A KR100244384B1 KR 100244384 B1 KR100244384 B1 KR 100244384B1 KR 1019970001145 A KR1019970001145 A KR 1019970001145A KR 19970001145 A KR19970001145 A KR 19970001145A KR 100244384 B1 KR100244384 B1 KR 100244384B1
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요시유키 스에츠구
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구라우치 노리타카
스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 편파모드분산을 저감하는 구조를 구비한 분산시프트파이버를 제공하는 것을 과제로한 것이며, 그 해결수단에 있어서, 분산시프트파이버는, 석영유리를 주성분으로 하고 그 0분산파장치가 1.4㎛이상, 또한 1.7㎛이하의 범위로 설정된 싱글모드광파이버이다. 특히 당해분산시프트파이버는, 클래드에 상당하는 부위에 오목부가 형성된 굴절률프로파일을 가진 동시에, 적어도 코어영역전체에 플루오르가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

분산시프트파이버
본 발명은, 1.4㎛에서부터 1.7㎛의 범위로 그 영(0)분산파장이 설정된 분산시프트파이버에 관한 것이다.
종래부터, 소정외경의 광파이버는, 광파이버모재의 일단부를 가열·연화시킨 상태에서, 이 모재를 드로잉함으로써 제조되어 왔다. 그러나, 얻어진 광파이버의 코어부분 및 주위의 클래드부분의 단면형상은 약간 타원형상 또는 비뚤어진 원형상이 되고, 완전히 진원형의 동심원형상으로 하는 것은 곤란하다. 따라서, 이 얻어진 광파이버의 직경방향의 굴절률분포도 완전한 동심원형상이 아니기 때문에, 이것이 원인이 되어 편파모드분산(polarization-mode dispersion:PMD)이 커져 버리고 있었다. 또한, 편파모드분산이란, 광파이버단면에 있어서 직교하는 2편파간의 군속도의 차이에 기인해서 발생하는 분산을 말한다.
특히, 대용량 또한 장거리의 전송이 필요하게 되는 해저케이블용 또는 간선 케이블용 광파이버의 경우, 상기 편파모드분산의 영향은 다대하다.
도 22는 종래의 대표적인 분산시프트파이버의 구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 22에 표시된 바와 같이, 종래의 분산시프트파이버(50)는 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, 게르마늄(Ge)이 첨가된 유리영역으로서, 순석영유리에 대한 비굴절률차가 1.0% 또한 그 외경a가 2.6㎛인 안쪽코어(910)와, 이 안쪽코어(910)의 외주에 형성되고, Ge가 첨가된 유리영역이고, 순석영유리에 대한 비굴절률차가 0.08%, 또한 그 외경b가 8.7㎛인 바깥쪽코어(920)와, 이 바깥쪽코어(920)의 외주에 형성된 유리영역이고, 실질적으로 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 클래드를 구비하고 있다. 단, 바깥쪽코어(920)의 외경b에 대한 안쪽코어(910)의 외경a의 비Ra(=a/b)는 0.3이다.
또한, 도 22에 표시된 굴절률프로파일(10)의 가로축은, 당해분산시프트파이버(50)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L1위의 각 위치에 상당하고 있다. 또, 이 굴절률프로파일(10)에 있어서, 영역(911)은 상기 안쪽코어(910)의 선 L1위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(921)은 상기 바깥쪽코어(920)의 선L1위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(931)은 상기 클래드(930)의 선L1위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다.
발명자들은, 도 22의 분산시프트파이버(50)를 복수개 제조했을 때, 현상황에서는 그들의 편파모드분산의 평균이, 약 0.20ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다. 이러한 편파모드분산의 영향을 저감하기 위하여, 광파이버모재를 드로잉하고, 얻어진 광파이버에 소정의 피복재료를 코팅한 후, 또 이 광파이버를 회전축이 주기적으로 요동하는 가이드롤러에 의해서 안내함으로써 이 광파이버에 소정의 비틀림을 부여하는 광파이버의 제조방법이 제안되고 있다(일본국 특개평 6-171970참조).
또, 광파이버모재를 회전시키면서 드로잉을 행함으로써, 얻어지는 광파이버에 소정의 비틀림을 부여하면서, 이 광파이버에 소정의 피복재료를 코팅하는 광파이버의 제조방법도 제안되고 있다(PCT/GB 82/00200참조).
그러나, 종래의 제조방법에 의해 제조된 광파이버에는, 그 피복부에 비틀림힘이 잔존하고 있다. 이 때문에, 얻어진 광파이버에서는, 이 광파이버의 도파방향(긴쪽방향)으로 장력이 가해지고 있는 상태에 있어서 그 직선형상이 유지된다. 한편, 이 광파이버에 가해진 상기 장력이 제거된 상태에서는, 이 피복부중에 잔존하고 있는 비틀림힘에 의해서 이 얻어진 광파이버자체가 변형해버린다.
따라서, 광파이버의 집선가공등일 때, 집선다이스 등에 있어서의 파단을 방지하기 위하여, 항상, 광파이버의 긴쪽방향을 따라서 어느 정도의 장력을 가할 필요가 있다. 특히, 이것은 광파이버의 제조공정에 있어서는, 실용상 중대한 단점이 된다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 얻어지는 광파이버에 비틀림을 가하는 일없이, 편파모드분산의 저감을 가능하게 하는 구조를 구비한 분산시프트파이버를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
제1도는 기준으로 한 분산시프트파이버의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제2도는 제 1실험예의 분산시프트파이버의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제3도는 제 2실험예의 분산시프트파이버의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제4도는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 기본구조(단면구조 및 그 굴절률프로파일)을 표시한 도면.
제5도는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 1실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제6도는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 2실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제7도는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 3실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제8도는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 4실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제9도는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 5실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제10도는 제9도의 표시된 분산시프트파이버(제 5실시예)의 각 유리영역에 있어서의 플루오르의 함유량을 표시한 그래프.
제11도는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 6실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제12도는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 7실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제13도는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 8실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제14도는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 9실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
제15도는 안쪽 클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3(%)와 안쪽클래드의 외경c를 파라미터로해서 각 실시예의 0분산파장(nm)을 정리한 표.
제16도는 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3(%)와 안쪽클래드의 외경c를 파라미터로해서 제15도의 0분산파장(nm)을 더욱 상세하게 정리한 표.
제17도는 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3(%)와 안쪽클래드의 외경c를 파라미터로해서, 각 실시예의 편파모드분산(ps/(km)1/2)을 정리한 표.
제18도는 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3(%)와 안쪽클래드의 외경c를 파라미터로해서, 제16도의 편파모드분산(ps/(km)1/2)을 더욱 상세하게 정리한 표.
제19도는 각 실시예에 대해서 안쪽클래드의 외경c와, 편파모드분산(ps/(km)1/2)과의 관계를 표시한 그래프.
제20도는 각 실시예에 대해서, 안쪽 클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3(%)와 편파모드분산(ps/(km)1/2)과의 관계를 표시한 그래프.
제21도는 바깥쪽코어의 외경b에 대한 안쪽코어의 외경a의 비와, 모드필드직경과의 관계를 표시한 그래프.
제22도는 종래의 분산시프트파이버의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 : 안쪽코어
200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 : 바깥쪽 코어
300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390 : 안쪽클래드
400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490 : 바깥쪽클래드
본 발명에 관한 분산시프트파이버는, 1.4㎛이상 또는 1.7㎛이하의 범위내의 0분산파장을 가진, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이다. 당해분산시프트파이버는, 적어도 플루어르(F)가 첨가된 유리영역이고, 제 1굴절률을 가진 동시에 제 1외경을 가진 안쪽코어와, 이 안쪽코어의 외주에 형성되고, 또한 적어도 플루오르가 첨가된 유리영역이고, 제 1굴절률보다도 낮은 제 2굴절률을 가진 동시에 제 2외경을 가진 바깥쪽코어와, 이 바깥쪽코어의 외주에 형성된 유리영역이고, 제 2굴절률보다도 낮은 제 3굴절률을 가진 안쪽클래드와 이 안쪽클래드의 외주에 형성된 유리영역이고, 제 3굴절률보다도 높은 제 4굴절률을 가진 바깥쪽클래드를 구비하고 있다.
즉, 본 발명에 관한 분산시프트파이버에 있어서, 적어도 코어영역(안쪽 및 바깥쪽코어를 포함)에는, 플루오르가 첨가되어 있다(도 10참조). 또, 당해분산시프트파이버의 굴절률프로파일에는, 예를들면, 도 2에 표시된 바와 같이 코어영역의 바깥쪽에 위치하는 유리영역에 상당하는 부위에 오목부가 형성되어 있다. 또한, 당해 분산시프트파이버에 있어서, 안쪽클래드에도 플루오르가 첨가되는 것이 바람직하다.
당해 분산시프트파이버속을 진행하는 광은, 안쪽코어, 바깥쪽코어 및 클래드로 퍼져서 이 분산시프트파이버의 긴쪽방향으로 전파하나, 반대로 이 광의 강도밀도는 안쪽코어가 가장 높고, 이후, 바깥쪽코어, 클래드의 순서로 광강도밀도는 저감한다. 한편, 분산시프트파이버의 제조공정에서는, 안쪽코어, 바깥쪽코어 및 클래드를 각각의 단면을 진원에 가깝게 하기 위하여 소정의 제어가 실시된다. 그러나, 외경이 작은 것일수록 (당해 분산시프트파이버의 광축에 가까운 유리영역일수록)진원화는 어렵게 된다. 특히, 안쪽코어에 관해서는 어느 정도이상, 그 단면이 비뚤어진 원이 되는 것을 피할 수 있다.
발명자들의 지견에 의하면, 안쪽코어단면의 비원도(진원에 대한 이 단면의 변형의 정도를 의미하고, 이 명세서에서는 당해 분산시프트파이버의 광축과 직교하는 선분이고, 이 단면의 최대직경과 최소직경과의 비로 주어진다)에 특히 영향받는 것은 광축부근을 진행하는 광이다. 이와 같은 광이 안쪽코어의 비원도에 크게 영향을 받아서, 장거리전송에 있어서는 큰 편파모드분산을 발생한다. 이에 대하여, 안쪽코어로부터 떨어진 영역을 진행하는 광에 대해서는, 안쪽코어의 비원도의 영향은 적고, 큰 편파모드분산은 발생하기 어려운 것을 알 수 있다. 따라서, 당해분산시프트파이버의 직경방향으로의 광의 퍼짐정도가 클수록, 당해분산시프트파이버속을 진행하는 광전체(광축부근을 진행하는 광, 안쪽코어로부터 떨어진 영역을 진행하는 광을 포함)를 고려한 경우, 편파모드분산은 작아진다.
또, 일반적으로 2중코어구조를 가진 분산시프트파이버의 0분산파장은, 주로 그 굴절률프로파일에 의해 결정된다. 발명자들은, 소정의 굴절률프로파일을 가진 종래의 분산시프트파이버와, 이 종래의 분산시프트파이버와 동일형상의 굴절률프로파일을 가진 동시에 안쪽코어 및 바깥쪽코어의 쌍방에 플루오르가 첨가된 분산시프트파이버를 비교한 결과, 이 코어영역에 플루오르가 첨가된 분산시프트파이버의 쪽이 보다 편파모드분산이 저감되는 것을 알아냈다.
본 발명에 관한 분산시프트파이버에서는 「2중코어+2중클래드」구조를 채용하고 있다. 그리고, 1.4㎛≤0분산파장 λ0≤1.7㎛로 하는 제약아래서, 안쪽클래드의 굴절률을 바깥쪽클래드의 굴절률보다도 낮게하고(바깥쪽코어의 바깥쪽의 유리영역의 굴절률을 내려서 그 굴절률프로파일에 오목부를 형성한다), 당해 분산시프트파이버의 직경방향으로의 광의 퍼짐정도를 크게 하는 동시에, 안쪽코어와 바깥쪽코어와의 쌍방에 플루오르를 첨가함으로써, 이 굴절률프로파일(오목부가 형성되어 있는 프로파일)의 최적화를 행하고, 전체로서 편파모드분산의 저감을 도모하고 있다.
또, 광이 전파하는 유리영역전체에 플루오르를 첨가하기 위하여, 안쪽클래드에도 플루오르를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 도 10은 안쪽코어, 바깥쪽코어, 및 안쪽클래드의 각각에 함유되는 플루오르첨가량을 표시한 그래프이다. 이와 같이, 「2중코어+2중클래드」구성의 분산시프트파이버의 조성에 대해서, 안쪽코어, 바깥쪽코어 및 안쪽클래드(클래드의 안쪽에 위치하는 유리영역)에 플루오르를 첨가한 조성으로 하므로써, 본 발명에 관한 분산시프트파이버를 바람직하게 실현할 수 있다.
일반적으로, 광통신시스템에서는 통신용 신호광으로서 1.3㎛파장대 또는 1.55㎛파장대의 광이 이용되는 경우가 많다. 그러나, 최근에서는, 그 파장분산(파장에 따라서 광의 전파속도가 다르기 때문에 펄스파가 시간축방향으로 퍼지는 현상)도 1.55㎛파장대의 광에 대해서 0이 되도록 그 0분산파장이 1.55㎛파장대부근으로 시프트된 분산시프트파이버가 설계되어 있다. 석영계 싱글모드광파이버에서는, 1.55㎛파장대의 광에 대해서 그 전송손실이 최소가 되기 때문이다. 본 발명에 관한 분산시프트파이버도, 주로 1.55㎛파장대의 광의 장거리전송로에 적용되는 싱글모드광파이버를 지향하고 있다.
그러나, 최근, 광증폭기의 등장에 따라서 파장분할다중(wavelength division multiplexing: WDM)한 장거리광전송기술이 가능하게 되고, 4광파혼합(four-wave mixing:FWM) 등의 비선형광학현상에 의한 신호광펄스의 변형이, 전송거리나 전송속도에의 중대한 제약이 되고 있다. 특히 다중광통신의 경우, 동일파장의 신호광펄스가 보다 많이 당해분산시프트파이버내를 통과하게 되므로, 광파워밀도가 높은 코어영역의 중심부근(특히, 안쪽코어)에서는, 보다 비선형광학효과의 영향을 받기 쉽게 된다. 그래서 본 발명에 관한 분산시프트파이버에서는, 의도적으로 파장분산을 발생시키기 위하여, 그 0분산파장을 약간 신호광파장대로부터 벗어나게 하므로써 비선형광학효과의 영향을 저감시키고 있다.
또한, 상기한 비선형광학효과는, 신호광의 광파워밀도(싱글모드광파이버의 소정부위에 있어서의 신호광강도의 밀도)와, 광전송매체인 광파이버의 비선형굴절률에 비례해서 커지는 것이 알려져 있다. 단, 전송특성(특히 전송거리)을 개선하는 관점으로부터 신호광강도의 저감은 바람직하지 않다. 그래서, 상기한 비선형광학효과를 억제하기 위해서는, 상기 비선형굴절률을 저감시키거나, 또는 소정파장의 신호광에 대한 모드필드직경(이하, MFD라고 함)을 확대하고, 전체로서는 신호광강도를 저감시키지 않고 광파워밀도를 저감하는 것이 바람직하다.
이상의 점으로부터, 본 발명에 관한 분산시프트파이버는, 신호광파장(1.55㎛)으로부터 약간 벗어난 1560nm이상 또한 1600nm이하의 범위내에 그 0분산파장을 가진 동시에, 전체로서는 신호광강도를 저감하지 않고 광파워밀도를 저감하기 위하여 8.0㎛이상의 모드필드직경을 가진다. 또, 2m길이에서의 그 커트오프파장(ITU규격)은 1.0㎛이상, 또한 1.8㎛이하이다.
또, 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 굴절률프로파일은, 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차가 △n3, 안쪽클래드의 외경이 c일 때, 이하의 조건을 만족하고 있다.
0.01%≤△n3≤0.10%: 그리고
30㎛≤c≤60㎛
또, 당해분산시프트파이버의 굴절률프로파일은, 안쪽코어의 외경이 a, 바깥쪽코어의 외경이 b일 때, 이하의 조건을 만족하고 있다.
a/b≤0.20:그리고
b≥15㎛
본 발명에 관한 분산시프트파이버는, 이상과 같이 설계된 굴절률프로파일을 구비함으로써, 편파모드분산을 0.25ps/(km)1/2이하로 억제하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 설명에 앞서서, 먼저 발명자들의 지견에 대해서 설명한다.
도 1은 이하에 설명하는 발명자지견의 기준이 되는 분산시프트파이버의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 이 도 1의 분산시프트파이버(51)는 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, 게르마늄(Ge)이 첨가된 유리영역이고, 순석영유리에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3㎛인 안쪽코어(819)와, 이 안쪽코어(819)의 외주에 형성되고, Ge가 첨가된 유리영역으로서, 순석영유리에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(829)와, 이 바깥쪽코어(829)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 실질적으로 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 클래드(839)를 구비하고 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 비굴절률차△는 이하와 같이 정의되고 있다.
△=(nt 2-nc 2)/2nc 2…①
여기서, nc는 기준이 되는 유리영역(예를들면 순석영역유리나 클래드)의 굴절률, nt는 각 유리영역의 굴절률을 표시한다. 따라서, 예를들면 굴절률nc의 순석영유리에 대한 굴절률n1의 안쪽코어(819)의 비굴절률차△n1은 (n1 2-nc 2)/2nc 2에 의해 주어진다. 또, 상기 식중의 굴절률은 순부동(順不同)이다. 이 때문에, 기준이 되는 유리영역(예를들면 순석유리등)에 대한 비굴절률차가 부의 값을 취하는 유리영역은, 이 기준유리영역의 굴절률nc보다도 낮은 굴절률을 가진 유리영역인 것을 의미한다.
또, 도 1에 표시된 굴절률프로파일(11)의 가로축은, 당해 분산시프트파이버(51)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L2위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(11)에 있어서, 영역(912)은 상기 안쪽코어(819)의 선L2위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(922)은 상기 바깥쪽코어(829)의 선L2위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(932)은 상기 클래드(839)의 선L2위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다.
발명자들은, 도 1에 표시된 분산시프트파이버(51)의 0분산파장은 1579nm이고, 이 분산시프트파이버(51)를 복수개 제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 약 0.58ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다.
당해 분산시프트파이버내를 진행하는 광의 이 광파이버의 직경방향으로의 퍼짐정도가 클수록, 전체로서 편파모드분산은 작아진다. 따라서, 발명자들의 제 1지견은, 클래드영역을 굴절률이 다른 안쪽클래드와 바깥쪽클래드(이 안쪽클래드보다도 낮은 굴절률을 가진)로 구성함으로써 (굴절률프로파일에 오목부를 형성함으로써), 상기 광의 직경방향으로의 퍼짐정도를 크게 할 수 있고, 편파모드분산의 저감이 가능하게 된다는 것이다. 이하, 발명자들의 제 1지견을 증명하기 위한 제 1실험예에 대해서 설명한다.
도 2는 제 1실험예의 분산시프트파이버의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 이 분산시프트파이버(52)는, 도 1의 분산시프트파이버(51)와 비교해서, 안쪽코어 및 바깥쪽코어에 있어서의 굴절률프로파일은 동일형상이지만, 도 1의 클래드(839)에 상당하는 유리영역이 안쪽클래드와 이 안쪽클래드보다도 그 굴절률이 낮은 바깥쪽클래드로 구성된 점이 다르다(프로파일(12)이 오목부A를 가진다). 도 2에 표시된 바와 같이, 이 분산시프트파이버(52)도 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, 게르마늄(Ge)이 첨가된 유리영역이고, 순석영유리에 대한 비굴절률차가 0.95%이고, 또한 그 외경a가 3㎛인 안쪽코어(811)와, 이 안쪽코어(811)의 외주에 형성되고, Ge가 첨가된 유리영역으로서, 순석영유리에 대한 비굴절률차가 0.10%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(821)와, 이 바깥쪽코어(821)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 순석영유리에 대한 비굴절률차가 -0.05%이고, 또한 그 외경c가 42㎛인 안쪽클래드(831)와 이 안쪽클래드(831)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 실질적으로 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(841)를 구비하고 있다.
또한, 이 분산시프트파이버(52)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 바깥쪽클래드(841)(순석영유리)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 2에 표시된 굴절률프로파일(12)의 가로축은, 당해 분산시프트파이버(52)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L3위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(12)에 있어서, 영역(815)은 상기 안쪽코어(811)의 선L3위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(825)은 상기 바깥쪽코어(821)의 선L3위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(835)은 상기 안쪽클래드(831)의 선L3위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(845)는 상기 바깥쪽클래드(841)의 선L3위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(52)의 굴절률프로파일(12)에는, 안쪽클래드(831)의 굴절률을 바깥쪽클래드(841)보다도 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
발명자들은, 도 2에 표시된 분산시프트파이버(52)의 0분산파장은 1580nm이고, 이 분산시프트파이버(52)를 복수개제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 약 0.52ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다. 따라서, 도 2의 분산시프트파이버는, 도 1의 분산시프트파이버와 비교해서, 더욱 편파모드분산의 저감이 가능하다.
다음에, 발명자들의 제 2지견은, 굴절률프로파일의 안쪽코어 및 바깥쪽코어에 상당하는 영역의 형상을 바꾸지 않고, 이 안쪽코어 및 바깥쪽코어의 쌍방에 플루오르를 첨가하면, 편파모드분산이 저감한다는 것이다. 이하, 발명자들의 제 2지견을 증명하기 위한 제 2실험예에 대해서 설명한다.
도 3는 제 2실험예의 분산시프트파이버의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 이 분산시프트파이버(53)는, 도 1의 분산시프트파이버(51)와 비교해서, 그 굴절률프로파일의 형상은 동일하지만, 안쪽코어와 바깥쪽코어의 쌍방에 플루오르가 첨가되어 있는 점이 다르다. 도 3의 분산시프트파이버(53)는 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 유리영역이고, 순석영유리에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3㎛인 안쪽코어(812)와, 이 안쪽코어(812)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 순석영유리에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(822)와, 이 바깥쪽코어(822)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 이 클래드(832)는 실질적으로 순석영유리로 이루어지고, 그 외경이 125㎛인 클래드(832)를 구비하고 있다.
또한, 이 분산시프트파이버(53)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 바깥쪽클래드(832)(순석영유리)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 3에 표시된 굴절률프로파일(13)의 가로축은, 당해 분산시프트파이버(53)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L4위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(13)에 있어서, 영역(816)은 상기 안쪽코어(812)의 선L4위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(826)은 상기 바깥쪽코어(822)의 선L4위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(836)은 상기 클래드(832)의 선L4위의 각 부의의 비굴절률차에 대응하고 있다.
발명자들은, 도 3에 표시된 분산시프트파이버(53)의 0분산파장은 1579nm이고, 이 분산시프트파이버(53)를 복수개 제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 약 0.51ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다. 따라서, 도 3의 분산시프트파이버는, 도 1의 분산시프트파이버와 비교해서, 더욱 편파모드분산의 저감이 가능하다.
이하, 첨부도면을 참조해서 본 발명에 관한 시프트파이버의 각 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 기본구조로해서, 그 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 4의 분산시프트파이버(54)는, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 안쪽코어(100)와, 이 안쪽코어(100)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 이 안쪽코어(100)보다도 낮은 굴절률을 가진 바깥쪽코어(200)와, 이 바깥쪽코어(200)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 바깥쪽코어(200)보다도 낮은 굴절률을 가진 안쪽클래드(300)와, 이 안쪽클래드(300)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 순석영유리로 이루어지고 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(400)를 구비하고 있다.
그리고, 상기 안쪽클래드(300)에 대한 상기 안쪽코어(100)의 비굴절률차△n1, 상기 안쪽클래드(300)에 대한 상기 바깥쪽코어(200)의 비굴절률차△n2, 및 상기 안쪽클래드(300)에 대한 상기 바깥쪽클래드(400)의 비굴절률차△n3은, 0분산파장 λ0가 1.4㎛로부터 1.7㎛까지의 범위의 소정의 값이 되도록 설정되어 있다. 또한, 이 분산시프트파이버(54)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는 상기 안쪽클래드(300)를 기준으로 해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 4에 표시된 굴절률프로파일(14)의 가로축은, 당해 분산시프트파이버(54)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L5위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(14)에 있어서, 영역(101)은 상기; 안쪽코어(100)의 선L5위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(201)은 상기 바깥쪽코어(200)의 선L5위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(301)은 상기 안쪽클래드(300)의 선L5위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(401)은 상기 바깥쪽클래드(400)의 선L5위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(54)의 굴절률프로파일(14)에는, 안쪽클래드(300)의 굴절률을 바깥쪽클래드(400)보다도 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
본 발명에 관한 분산시프트파이버에서는, 입사된 광을 안쪽코어(100)를 중심으로해서, 편파모드분산의 발생을 억제하면서 전송한다.
이하, 안쪽코어 및 바깥쪽코어에 상당하는 영역이, 도 1의 굴절률프로파일과 일치한 굴절률프로파일(△n1=1.0%, △n2=0.15%)을 가진 분산시프트파이버이고, 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3과 이 안쪽클래드의 외경c를 변화시킨 실시예에 대해서, 이하 설명한다. 또한, 안쪽코어, 바깥쪽코어 및 안쪽클래드의 각 유리영역에는, 각 소정농도의 플루오르가 첨가되어 있다.
[제 1실시예]
도 5는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 1실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 5의 분산시프트파이버(55)는, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(310)에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3.0㎛인 안쪽코어(110)와, 이 안쪽코어(110)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(310)에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(210)와, 이 바깥쪽코어(210)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 그 외경c가 24㎛인 안쪽클래드(310)와, 이 안쪽클래드(310)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 안쪽클래드(310)에 대한 비굴절률차가 0.005%인 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(410)를 구비하고 있다. 이 제 1실시예의 분산시프트파이버(55)의 0분산파장은 1571nm이다.
또한, 이 분산시프트파이버(55)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 안쪽클래드(310)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 5에 표시된 굴절률프로파일(15)의 가로축은, 당해분산시프트파이버(55)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L6위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(15)에 있어서, 영역(111)은 상기 안쪽코어(110)의 선L6위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(211)은 상기 바깥쪽코어(210)의 선L6위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(311)은 상기 안쪽클래드(310)의 선L6위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(411)은 상기 바깥쪽클래드(410)의 선L6위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(55)의 굴절률프로파일(15)에는, 안쪽클래드(310)의 굴절률을 바깥쪽클래드(410)보다도 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
그리고, 발명자들은, 상기 분산시프트파이버(55)를 복수개 제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 0.49ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다.
[제 2실시예]
도 6은 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 2실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 6의 분산시프트파이버(56)는, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(320)에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3.0㎛인 안쪽코어(120)와, 이 안쪽코어(120)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(320)에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(220)와, 이 바깥쪽코어(220)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 그 외경c가 42㎛인 안쪽클래드(320)와, 이 안쪽클래드(320)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 안쪽클래드(320)에 대한 비굴절률차가 0.005%인 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(420)를 구비하고 있다. 이 제 2실시예의 분산시프트파이버(56)의 0분산파장은 1575nm이다.
또한, 이 분산시프트파이버(56)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 안쪽클래드(320)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 6에 표시된 굴절률프로파일(16)의 가로축은, 당해분산시프트파이버(56)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L7위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(16)에 있어서, 영역(121)은 상기 안쪽코어(120)의 선L7위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(221)은 상기 바깥쪽코어(220)의 선L7위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(321)은 상기 안쪽클래드(320)의 선L7위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(421)은 상기 바깥쪽클래드(420)의 선L7위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(56)의 굴절률프로파일(16)에는, 안쪽클래드(320)의 굴절률을 바깥쪽클래드(420)보다도 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
그리고, 발명자들은, 상기 분산시프트파이버(56)를 복수개 제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 0.38ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다.
[제 3실시예]
도 7은 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 3실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 7의 분산시프트파이버(57)는, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(330)에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3.0㎛인 안쪽코어(130)와, 이 안쪽코어(130)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(330)에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(230)와, 이 바깥쪽코어(230)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 그 외경c가 90㎛인 안쪽클래드(330)와, 이 안쪽클래드(330)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 안쪽클래드(330)에 대한 비굴절률차가 0.005%인 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(430)를 구비하고 있다. 이 제 3실시예의 분산시프트파이버(57)의 0분산파장은 1579nm이다.
또한, 이 분산시프트파이버(57)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 안쪽클래드(330)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 7에 표시된 굴절률프로파일(17)의 가로축은, 당해분산시프트파이버(57)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L8위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(17)에 있어서, 영역(131)은 상기 안쪽코어(130)의 선L8위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(231)은 상기 바깥쪽코어(230)의 선L8위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(331)은 상기 안쪽클래드(330)의 선L8위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(431)은 상기 바깥쪽클래드(430)의 선L8위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(57)의 굴절률프로파일(17)에는, 안쪽클래드(330)의 굴절률을 바깥쪽클래드(430)보다도 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
그리고, 발명자들은, 상기 분산시프트파이버(57)를 복수개 제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 0.48ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다.
[제 4실시예]
도 8은 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 4실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 8의 분산시프트파이버(58)는, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(340)에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3.0㎛인 안쪽코어(140)와, 이 안쪽코어(140)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(340)에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(240)와, 이 바깥쪽코어(240)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 그 외경c가 24㎛인 안쪽클래드(340)와, 이 안쪽클래드(340)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 안쪽클래드(340)에 대한 비굴절률차가 0.05%인 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(440)를 구비하고 있다. 이 제 4실시예의 분산시프트파이버(58)의 0분산파장은 1576nm이다.
또한, 이 분산시프트파이버(58)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 안쪽클래드(340)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 8에 표시된 굴절률프로파일(18)의 가로축은, 당해분산시프트파이버(58)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L9위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(18)에 있어서, 영역(141)은 상기 안쪽코어(140)의 선L9위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(241)은 상기 바깥쪽코어(240)의 선L9위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(341)은 상기 안쪽클래드(340)의 선L9위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(441)은 상기 바깥쪽클래드(440)의 선L9위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(58)의 굴절률프로파일(18)에는, 안쪽클래드(340)의 굴절률을 바깥쪽클래드(440)보다 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
그리고, 발명자들은, 상기 분산시프트파이버(58)를 복수개 제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 0.32ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다.
[제 5실시예]
도 9는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 5실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 9의 분산시프트파이버(59)는, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(350)에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3.0㎛인 안쪽코어(150)와, 이 안쪽코어(150)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(350)에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(250)와, 이 바깥쪽코어(250)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 그 외경c가 42㎛인 안쪽클래드(350)와, 이 안쪽클래드(350)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 안쪽클래드(350)에 대한 비굴절률차가 0.05%인 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(450)를 구비하고 있다. 이 제 5실시예의 분산시프트파이버(59)의 0분산파장은 1580nm이다.
또한, 이 분산시프트파이버(59)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 안쪽클래드(350)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 9에 표시된 굴절률프로파일(19)의 가로축은, 당해분산시프트파이버(59)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L10위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(19)에 있어서, 영역(151)은 상기 안쪽코어(150)의 선L10위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(251)은 상기 바깥쪽코어(250)의 선L10위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(351)은 상기 안쪽클래드(350)의 선L10위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(451)은 상기 바깥쪽클래드(450)의 선L10위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(59)의 굴절률프로파일(19)에는, 안쪽클래드(350)의 굴절률을 바깥쪽클래드(450)보다도 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
그리고, 발명자들은, 상기 분산시프트파이버(59)를 복수개 제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 0.15ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다. 또, 이 제 5실시예의 분산시프트파이버(59) 속의 각 유리영역에는, 도 10에 표시된 바와 같이 소정량의 플루오르가 함유되고 있다.
또한, 이들 제 5실시예의 분산시프트파이버(59)에 있어서, 0분산파장, 모드필드직경(MFD), 2m길이에서의 키트오프파장(ITU규격), 및 편파모드분산(PMD)의 각 평균은 이하와 같다.
0분산파장(λ0): 1580(nm)
MFD: 9.0(㎛)
커트오프파장(2m길이): 1.48(㎛)
PMD: 0.15(ps/(km)1/2)
[제 6실시예]
도 11는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 6실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 11의 분산시프트파이버(60)는, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(360)에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3.0㎛인 안쪽코어(160)와, 이 안쪽코어(160)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(360)에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(260)와, 이 바깥쪽코어(260)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 그 외경c가 90㎛인 안쪽클래드(360)와, 이 안쪽클래드(360)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 안쪽클래드(360)에 대한 비굴절률차가 0.05%인 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(460)를 구비하고 있다. 이 제 6실시예의 분산시프트파이버(60)의 0분산파장은 1584nm이다.
또한, 이 분산시프트파이버(60)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 안쪽클래드(360)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 11에 표시된 굴절률프로파일(20)의 가로축은, 당해분산시프트파이버(60)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L11위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(20)에 있어서, 영역(161)은 상기 안쪽코어(160)의 선L11위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(261)은 상기 바깥쪽코어(260)의 선L11위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(361)은 상기 안쪽클래드(360)의 선L11위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(461)은 상기 바깥쪽클래드(460)의 선L11위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(60)의 굴절률프로파일(20)에는, 안쪽클래드(360)의 굴절률을 바깥쪽클래드(460)보다도 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
그리고, 발명자들은, 상기 분산시프트파이버(60)를 복수개 제조했을 때, 이 들 편파모드분산의 평균이, 0.39ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다.
[제 7실시예]
도 12는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 7실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 12의 분산시프트파이버(61)는, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(370)에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3.0㎛인 안쪽코어(170)와, 이 안쪽코어(170)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(370)에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(270)와, 이 바깥쪽코어(270)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 그 외경c가 24㎛인 안쪽클래드(370)와, 이 안쪽클래드(370)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 안쪽클래드(370)에 대한 비굴절률차가 0.8%인 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(470)를 구비하고 있다. 이 제 7실시예의 분산시프트파이버(61)의 0분산파장은 1581nm이다.
또한, 이 분산시프트파이버(61)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 안쪽클래드(370)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 12에 표시된 굴절률프로파일(21)의 가로축은, 당해분산시프트파이버(61)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L12위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(21)에 있어서, 영역(171)은 상기 안쪽코어(170)의 선L12위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(271)은 상기 바깥쪽코어(270)의 선L12위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(371)은 상기 안쪽클래드(370)의 선L12위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(471)은 상기 바깥쪽클래드(470)의 선L12위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(61)의 굴절률프로파일(21)에는, 안쪽클래드(370)의 굴절률을 바깥쪽클래드(470)보다도 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
그리고, 발명자들은, 상기 분산시프트파이버(61)를 복수개 제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 0.43ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다.
[제 8실시예]
도 13은 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 8실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 13의 분산시프트파이버(62)는, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(380)에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3.0㎛인 안쪽코어(180)와, 이 안쪽코어(180)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(380)에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(280)와, 이 바깥쪽코어(280)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 그 외경c가 42㎛인 안쪽클래드(380)와, 이 안쪽클래드(380)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 안쪽클래드(380)에 대한 비굴절률차가 0.8%인 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(480)를 구비하고 있다. 이 제 8실시예의 분산시프트파이버(62)의 0분산파장은 1585nm이다.
또한, 이 분산시프트파이버(62)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 안쪽클래드(380)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 13에 표시된 굴절률프로파일(22)의 가로축은, 당해분산시프트파이버(62)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L13위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(22)에 있어서, 영역(181)은 상기 안쪽코어(180)의 선L13위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(281)은 상기 바깥쪽코어(280)의 선L13위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(381)은 상기 안쪽클래드(380)의 선L13위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(481)은 상기 바깥쪽클래드(480)의 선L13위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(62)의 굴절률프로파일(22)에는, 안쪽클래드(380)의 굴절률을 바깥쪽클래드(480)보다도 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
그리고 발명자들은, 상기 분산시프트파이버(62)를 복수개 제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 0.33ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다.
[제 9실시예]
도 14는 본 발명에 관한 분산시프트파이버의 제 9실시예의 단면구조 및 그 굴절률프로파일을 표시한 도면이다. 도 14의 분산시프트파이버(63)는, 석영유리를 주성분으로 하는 싱글모드광파이버이고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(390)에 대한 비굴절률차가 1.0%이고, 또한 그 외경a가 3.0㎛인 안쪽코어(190)와, 이 안쪽코어(190)의 외주에 형성되고, Ge와 F가 첨가된 유리영역으로서, 안쪽클래드(390)에 대한 비굴절률차가 0.15%이고, 또한 그 외경b가 23㎛인 바깥쪽코어(290)와, 이 바깥쪽코어(290)의 외주에 형성되고, F가 첨가된 유리영역으로서, 그 외경c가 90㎛인 안쪽클래드(390)와, 이 안쪽클래드(390)의 외주에 형성된 유리영역으로서, 안쪽클래드(390)에 대한 비굴절률차가 0.8%인 순석영유리로 이루어지고, 또한 그 외경이 125㎛인 바깥쪽클래드(490)를 구비하고 있다. 이 제 9실시예의 분산시프트파이버(63)의 0분산파장은 1589nm이다.
또한, 이 분산시프트파이버(63)에 있어서의 각 유리영역의 비굴절률차는, 상기 안쪽클래드(390)를 기준으로해서, 상기 식①에 의해 주어진다.
또, 도 14에 표시된 굴절률프로파일(23)의 가로축은, 당해분산시프트파이버(63)의 단면(전파하는 신호광의 진행방향에 대해서 수직인 면)에 있어서의 선L14위의 각 위치에 상당한다. 또, 이 굴절률프로파일(23)에 있어서, 영역(191)은 상기 안쪽코어(190)의 선L14위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(291)은 상기 바깥쪽코어(290)의 선L14위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(391)은 상기 안쪽클래드(390)의 선L14위의 각 부위의 비굴절률차, 영역(491)은 상기 바깥쪽클래드(490)의 선L14위의 각 부위의 비굴절률차에 대응하고 있다. 또, 이 분산시프트파이버(63)의 굴절률프로파일(23)에는, 안쪽클래드(390)의 굴절률을 바깥쪽클래드(490)보다도 낮게 설정함으로써 오목부A가 형성되어 있다.
그리고, 발명자들은, 상기 분산시프트파이버(63)를 복수개 제조했을 때, 이들 편파모드분산의 평균이, 0.45ps/(km)1/2가 되는 것을 확인했다.
이상의 제 1~9실시예에 대해서, 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3와, 안쪽클래드의 외경c를 파라미터로해서 0분산파장(nm)을 정리한 표를 도 15에 표시한다. 또, 도 16은 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3과, 안쪽클래드의 외경c를 파라미터로해서 0분산파장(nm)을 더욱 상세하게 정리한 표를 표시한다. 또한, 도 16에 표시된 표중의 0분산파장(nm)은 안쪽클래드에 대한 안쪽코어의 비굴절률차△n1을 1.0%, 안쪽클래드에 대한 바깥쪽코어의 비굴절률차△n2를 0.15%, 안쪽코어의 외경a를 3㎛, 바깥쪽코어의 외경b를 23㎛로 고정하고, 안쪽클래드의 외경c 및 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3을 변경해갔을때의 0분산파장이다.
또, 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절류차△n3과, 안쪽클래드의 외경c를 파라미터로해서 편파모드분산(ps/(km)1/2)을 정리한 표를 도 17에 표시한다. 또, 도 18은 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3과, 안쪽클래드의 외경c를 파라미터로해서 편파모드분산(ps/(km)1/2)을 정리한 표를 표시한다. 또한, 도 18에 표시된 표중의 편파모드분산(ps/(km)1/2)는 안쪽클래드에 대한 안쪽코어의 비굴절률차△n1을 1.0%, 안쪽클래드에 대한 바깥쪽코어의 비굴절률차△n2를 0.15%, 안쪽코어의 외경a를 3㎛, 바깥쪽코어의 외경b를 23㎛로 고정하고, 안쪽클래드의 외경c, 및 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3을 변경해갔을때의 편파모드분산이다.
도 15 및 도 16의 표로부터, 제 1~9실시예에서는 0분산파장이, 도 1의 분산시프트파이버(51)의 0분산파장으로부터 ±10nm이하의 변동범위이고, 1.4㎛로부터 1.7㎛까지의 범위내에 있는 것을 알 수 있다. 또, 도 17 및 도 18의 표로부터, 제 1~9실시예에서는, 편파모드분산이 0.5ps/(km)1/2이하인 것을 알 수 있다. 편파모드분산이 0.5ps/(km)1/2이하이면, 현재의 응용이나 종래에 예상되는 수Gbit/sec의 고속전송으로, 또한 수만km이상의 장거리에서의 광통신을 가능하게 하기 위한 장거리대 용량전송의 응용에 대해서, 충분히 실용적이다.
또한, 상기한 표로부터, 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3이 지나치게 낮거나 지나치게 낮거나 지나치게 높거나 하면, 편파모드분산의 저감에 관한 효과가 저하하는 것도 알 수 있다. 비굴절률차△n3이 지나치게 낮을 경우의 이유로서는, 당해 분산시프트파이버속을 진행하는 광의 이 광파이버의 직경방향으로의 퍼짐에 대해서, 안쪽클래드의 기여가 작고, 바깥쪽클래드보다도 굴절률이 낮은 안쪽클래드의 존재(굴절률프로파일에 형성된 오목부의 존재)에 의한 이 광의 직경방향으로의 퍼짐정도의 증대를 충분히 도모할 수 없기 때문이라고 생각된다. 한편, 비굴절률차△n3이 지나치게 높을 경우의 이유로서는, 안쪽클래드보다 안쪽(코어부분)에 있어서의 광의 존재비율이 증대하고, 광의 직경방향으로의 퍼짐정도의 증대를 충분히 도모할 수 없기 때문이라고 생각된다.
또, 상기한 표로부터 안쪽클래드의 외경c가 지나치게 작거나, 지나치게 크면, 편파모드분산의 저감에 관한 효과가 저하하는 것도 알 수 있다. 안쪽클래드의 외경c가 지나치게 작을 경우의 이유로서는 광의 이 직경방향으로의 퍼짐에 대해서, 안쪽클래드의 기여가 작고, 바깥쪽클래드보다도 굴절률이 낮은 안쪽클래드의 존재(굴절률프로파일에 형성된 오목부의 존재)에 의한 광의 직경방향으로의 퍼짐정도의 증대를 충분히 도모할 수 없기 때문이라고 생각된다. 한편, 안쪽클래드의 외경c가 지나치게 클 경우의 이유로서는, 광의 직경방향의 퍼짐의 관점에 의한 바깥쪽클래드의 존재가치가 저감하고, 안쪽클래드보다 안쪽(코어부분)에 있어서의 광의 존재비율이 증대하고, 광의 직경방향으로의 퍼짐정도의 증대를 충분히 도모할 수 없기 때문이라고 생각된다.
또, 수십Gbit/sec의 고속전송으로, 또한 수천km이상의 장거리에서의 광통신을 가능하게 하기 위해서는, 이 광통신에 적응되는 분산시프트파이버의 편파모드분산은 0.25ps/(km)1/2이하로 억제할 필요가 있다(도 18참조).
도 19는 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3이 각각 0.005%, 0.1%, 0.05%, 0.10%, 0.8%의 분산시프트파이버에 대해서, 안쪽클래드의 외경c(㎛)와, 편파모드분산(ps/(km)1/2)와의 관계를 표시한 그래프이다. 또한, 각 분산시프트파이버에 있어서, 안쪽클래드에 대한 안쪽코어의 비굴절률차△n1(=1.0%), 안쪽클래드에 대한 바깥쪽코어의 비굴절률차△n2(-0.15%), 안쪽코어의 외경a(=3㎛), 바깥쪽코어의 외경b(=23㎛)는 공통이다. 또, 도 20은 안쪽클래드의 외경c가 24㎛, 30㎛, 42㎛, 60㎛, 92㎛의 분산시프트파이버에 대해서 안쪽클래드에 대한 바깥쪽클래드의 비굴절률차△n3과, 편파모드분산(ps/(km)1/2)과의 관계를 표시한 그래프이다. 또한, 이 경우도 각 분산시프트파이버에 있어서, 안쪽클래드에 대한 바깥쪽코어의 비굴절률차△n1(=1.0%), 안쪽클래드에 대한 바깥쪽코어의 비굴절률차△n2(=0.15%), 안쪽코어의 외경a(=3㎛), 바깥쪽코어의 외경b(=23㎛)는 공통이다.
이들 각 그래프(도 19 및 도 20)로부터 알 수 있는 바와 같이, 편파모드분산을 0.25ps/(km)1/2이하로 하는 바람직한 범위는
△n3:0.01%~0.10%
C: 30㎛~60㎛
이다.
또, 도 21에 비선형광학현상의 일종인 4광파혼합을 피하기 위하여, 0분산파장을 1580nm가 되도록 바깥쪽코어의 외경b를 변화시켰을때의 모드필드직경과 a/b와의 관계를 표시한다. 또한, 안쪽클래드에 대한 안쪽코어의 비굴절률차△n1은 1.0%, 안쪽클래드에 대한 바깥쪽코어의 비굴절률차△n2는 0.15%, 0분산파장 λ0은 1580nm로 각각 고정되어 있다.
일반적으로, 자기위상변조(self-phase modulation:SPM), 결합위상변조(cross-phase modulation:XPM) 등의 비선형광학현상을 피하기 위해서는, 보다큰 모드필드직경(실용적으로는 8㎛이상)을 가진 광파이버가 필요하게 된다. 그 때문에, 도 21로부터도 알 수 있는 바와 같이, 바깥쪽코어의 외경b에 대한 안쪽코어의 외경a의 비를 0.20이하로 할 필요가 있다.
또한, 발명자들은 제 1~9실시예와 마찬가지로, 다른 굴절률프로파일에 대해서도 본 발명에 관한 분산시프트파이버는 편파모드분산의 저감효과를 나타내는 것을 확인했다.
또, 상기한 각 실시예에서는 안쪽코어의 직경방향의 굴절률분포가 포탄형형상인 굴절률프로파일에 대해서 설명했으나, 또, 발명자들은, 직사각형의 굴절률프로파일이나 삼각형의 굴절률프로파일에 대해서도 본 발명에 관한 분산시프트파이버가 편파모드분산의 충분한 저감효과를 나타내는 것도 확인했다.
또, 본 발명은, 상기한 실시형태나 실시예에 한정되는 것은 아니고, 변형이 가능하다. 예를들면, 안쪽코어나 바깥쪽코어에 첨가되는 굴절률증대용 첨가물은 Ge에 한정되지 않고, 석영유리에 첨가되어 굴절률을 증대시키는 인(P) 등을 사용하는 것이 가능하다.
또, 안쪽코어가 2중구조를 가진, 소위 세그먼트코어구조를 가지고 있어도, 본 발명에 관한 분산시프트파이버는 마찬가지 효과를 나타낸다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 「2중코어+2중클래드」 구조를 채용하고, 안쪽클래드의 굴절률을 바깥쪽클래드보다도 낮게 설정하는 동시에, 적어도 안쪽코어 및 바깥쪽코어의 쌍방에 플루오르를 첨가했으므로, 당해 광파이버내를 진행하는 광에 대하여, 전체로서 편파모드분산을 저감할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (5)

1.4㎛이상 또한 1.7㎛이하의 범위내의 영(0)분산파장을 가진 석영유리를 주성분으로 하는 분산시프트파이버에 있어서, 적어도 플루오르가 첨가된 유리영역이고, 제 1굴절률을 가진 동시에 제 1외경a를 가진 안쪽코어와, 상기 안쪽코어의 외주에 형성된, 적어도 플루오르가 첨가된 유리영역이고, 상기 제 1굴절률보다도 낮은 제 2굴절률을 가진 동시에 제 2외경b를 가진 바깥쪽코어와, 상기 바깥쪽코어의 외주에 형성된 유리영역이고, 상기 제 2굴절률보다도 낮은 제 3굴절률을 가진 안쪽클래드와, 상기 안쪽클래드의 외주에 형성된 유리영역이고, 상기 제 3굴절률보다도 높은 제 4굴절률을 가진 바깥쪽클래드를 구비한 것을 특징으로 하는 분산시프트파이버.
제1항에 있어서, 상기 안쪽클래드에는, 적어도 소정농도의 플루오르가 함되어 있는 것을 특징으로 하는 분산시프트파이버.
상기 안쪽클래드에 대한 상기 바깥쪽클래드의 비굴절률차가 △n3, 상기 안쪽클래드의 외경이 C일 때,
0.01%≤△n3≤0.10%
30㎛≤c≤60㎛
인 조건을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 분산시프트파이버.
제3항에 있어서, 상기 안쪽코어 및 바깥쪽코어는,
a/b≤0.20
b≥15㎛
인 조건을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 분산시프트파이버.
제3항에 있어서, 0분산파장은 1560nm이상 또한 1600nm이하이고, 모드필드직경은 8.0㎛이상이고, 길이 2m에서의 커트오프파장은 1.0㎛이상 또한 1.8㎛이하이고, 그리고, 편파모드분산은 0.25ps/(km)1/2이하인 것을 특징으로 하는 분산시프트파이버.
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