KR100339041B1 - Management Method for Dispersive Characteristics of An Optical Fiber Cladding Mode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광섬유 클래딩 모드의 분산특성을 조절하는 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 크롬 또는 바나듐과 같은 천이금속을 광섬유 클래드 영역에 첨가하여 광섬유의 코어와 클래딩 사이의 모드 결합(coupling)을 변화시켜 분산특성을 조절하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of controlling the dispersion characteristics of the optical fiber cladding mode, and more particularly, by adding a transition metal such as chromium or vanadium to the optical fiber cladding region to change the dispersion of the mode coupling between the core and the cladding of the optical fiber. It is about a method of adjusting a characteristic.
본 발명은 천이금속이 가시광선 영역에서 높은 천이강도를 가짐으로써 광섬유에서 클래딩 모드의 분산 특성을 변화시킬 수 있다는데 착안하여 화학기상증착법 (MCVD; Modified Chemical Vapor Deposition)에 의하여 실리카 광섬유의 코어에 게르마늄(Germanium)을 첨가하고 클래딩에 천이금속을 첨가하여 분산특성을 조절하는 방법이다.According to the present invention, the transition metal has a high transition strength in the visible light region and thus can change the dispersion characteristics of the cladding mode in the optical fiber. Germanium) and the transition metal to the cladding to control the dispersion characteristics.
본 발명에 의해 분산특성이 변화된 광섬유는 코어 모드와 클래딩 모드의 결합을 이용하는 장주기격자(Long Period Grating) 또는 음향광학가변필터(Acousto-Optic Tunable Filter)등에 응용할 수 있다.The optical fiber whose dispersion characteristics are changed by the present invention can be applied to a long period grating or an acoustic-optic tuneable filter using a combination of a core mode and a cladding mode.
Description
본 발명은 광섬유 클래딩 모드의 분산특성을 조절하는 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 크롬 또는 바나듐과 같은 천이금속을 광섬유 클래드 영역에 첨가하여 광섬유의 코어와 클래딩 사이의 모드 결합(coupling)을 변화시켜 분산 (dispersion) 특성을 조절하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of controlling the dispersion characteristics of the optical fiber cladding mode, and more particularly, by adding a transition metal such as chromium or vanadium to the optical fiber cladding region to change the dispersion of the mode coupling between the core and the cladding of the optical fiber. (dispersion) relates to a method of controlling properties.
빛이 공기 중에서 어떤 매질로 입사하면 빛은 그 매질의 굴절율에 따라 빛이 굴절하는데 매질의 굴절률을 n, 빛의 속도인 3×108m/sec를 c, 매질 내에서의 빛의 속도를 ν라 하면 매질의 굴절률 n은 다음과 같이 나타낼 수 있다.When light enters a medium in the air, the light is refracted according to the refractive index of the medium. The refractive index of the medium is n, the speed of light is 3 × 10 8 m / sec c, and the speed of light in the medium ν Then, the refractive index n of the medium can be expressed as follows.
(1) (One)
이러한 굴절률은 파장의 함수이며 파장에 따른 굴절률의 변화는 일반적으로 아래의 셀마이어(Sellmeier) 방정식으로 구할 수 있다.This refractive index is a function of the wavelength and the change of the refractive index according to the wavelength is generally obtained by the following Selmeier equation.
(2) (2)
여기에서 A는 셀마이어 계수, Gk는 공진강도, λ는 파장, λ k 는 공진파장을 나타낸다. 이와 같은 파장에 따른 굴절률의 변화를 분산(dispersion)이라 한다.Where A is the Cellmeier coefficient, G k is the resonance intensity, λ is the wavelength, and λ k is the resonance wavelength. This change in refractive index according to the wavelength is called dispersion.
광섬유 클래드 모드의 분산 특성을 계산하기 위해 순수한 실리카 유리에 천이 금속 원소를 첨가하고 셀마이어 방정식을 이용하여 굴절률 변화를 구해야 하는데 셀마이어 방정식을 이용하기 위해서는 셀마이어 계수와 공진파장, 공진 강도에 대한 데이터가 필요하나, 천이금속이 첨가된 실리카 유리에 대한 공진파장, 공진강도에 대한 데이터가 없기 때문에 크라머스-크로닉(Kramers-Kronig) 관계식을 사용한다. 크라머스-크로닉 관계식에서 굴절률은 기지 재료의 흡수 계수에 대한 함수로 표현되고 이는 다음과 같이 식 (3)으로 나타낼 수 있다.In order to calculate the dispersion characteristics of the fiber clad mode, it is necessary to add a transition metal element to pure silica glass and obtain the refractive index change using the Cellmeier equation. To use the Cellmeier equation, data on the Cellmeier coefficient, resonance wavelength, and resonance strength are used. Is required, but the Kramers-Kronig relation is used because there is no data on the resonant wavelength and resonant intensity for the transition glass-added silica glass. In the Kramers-Chronic relation, the refractive index is expressed as a function of the absorption coefficient of the known material, which can be represented by equation (3) as follows.
(3) (3)
여기에서 n(λ0)은 특정 파장에 대한 굴절률 값을, α()는 기지 재료의 흡수 계수, P는 커치(Cauchy) 적분에서 이론치(principle part), λ는 적분 변수이며, λ0은 특정파장 값을 나타낸다.Where n (λ 0 ) is the index of refraction for a particular wavelength, ) Is the absorption coefficient of the known material, P is the theoretical part at the Cauchy integration, λ is the integral variable, and λ 0 is the specific wavelength value.
천이금속은 일반적으로 색 매개체(coloring agent)로 이용되기 때문에 천이금속이 첨가된 유리에서의 광학 특성에 대한 많은 연구가 이루어졌다. 슐츠(Peter C. Schultz, Journal of The American Ceramic Society, Vol. 57, No. 7, 1974)는 순수 실리카 유리에 천이금속을 첨가하여 흡수 스펙트럼 등을 계산한 결과를 발표한 바 있으나 본 발명과 같이 천이 금속을 광섬유에 첨가하여 분산 특성을 변화시키는 연구는 이루어지지 않았다.Since transition metals are generally used as coloring agents, much research has been made on the optical properties of glass with transition metals. Schultz (Peter C. Schultz, Journal of The American Ceramic Society, Vol. 57, No. 7, 1974) published the results of calculating absorption spectra by adding transition metals to pure silica glass. No research has been done to change the dispersion properties by adding transition metals to the optical fiber.
본 발명은 화학기상증착법에 의하여 광섬유의 코어에 게르마늄을, 클래딩 영역에 천이금속으로 크롬 또는 바나듐을 첨가하여 광섬유 클래딩 모드의 분산 특성을 조절하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to control the dispersion characteristics of the optical fiber cladding mode by adding germanium to the core of the optical fiber and chromium or vanadium as the transition metal to the cladding region by chemical vapor deposition.
도 1(a)는 순수 실리카 유리의 분산 특성을 대략적으로 나타낸 그래프,Figure 1 (a) is a graph showing roughly the dispersion characteristics of pure silica glass,
(b)는 천이금속 첨가에 의한 실리카 유리의 분산 특성을 대략적으로 나타낸 그래프.(b) is a graph which shows roughly the dispersion characteristic of silica glass by transition metal addition.
도 2(a)는 순수한 실리카 유리와 크롬의 첨가에 따른 실리카 유리의 굴절률 변화를 나타낸 그래프,Figure 2 (a) is a graph showing the refractive index change of the silica glass with the addition of pure silica glass and chromium,
(b)는 순수한 실리카 유리와 바나듐 첨가에 따른 실리카 유리의 굴절률 변화를 나타낸 그래프.(b) is a graph showing the refractive index change of the silica glass with the addition of pure silica glass and vanadium.
도 3(a)는 크롬을 첨가한 실리카 유리의 파장에 대한 굴절률 값의 기울기 변화를 나타낸 그래프,Figure 3 (a) is a graph showing the slope change of the refractive index value with respect to the wavelength of the silica glass with chromium,
(b)는 바나듐을 첨가한 실리카 유리의 파장에 대한 굴절률 값의 기울기 변화를 나타낸 그래프.(b) is a graph showing the change in the slope of the refractive index value with respect to the wavelength of vanadium-added silica glass.
도 4(a)는 순수한 실리카 유리와 5,000 ppm 크롬이 첨가된 실리카 유리의 재료분산 특성을 나타낸 그래프,Figure 4 (a) is a graph showing the material dispersion characteristics of pure silica glass and silica glass with 5,000 ppm chromium added,
(b)는 순수한 실리카 유리와 5,000 ppm 바나듐이 첨가된 실리카 유리의재료분산 특성을 나타낸 그래프.(b) is a graph showing the material dispersion characteristics of pure silica glass and silica glass added with 5,000 ppm vanadium.
도 5는 본 발명에서 사용된 광섬유 구조.5 is an optical fiber structure used in the present invention.
도 6(a)는 순수 실리카 유리의 클래딩 모드 유효 굴절률을 나타낸 그래프,6 (a) is a graph showing the cladding mode effective refractive index of the pure silica glass,
(b)는 2,000ppm 크롬이 첨가된 실리카 유리의 클래딩 모드 유효 굴절률을 나타낸 그래프,(b) is a graph showing the cladding mode effective refractive index of the silica glass with 2,000ppm chromium,
(c)는 2,000ppm 바나듐이 첨가된 실리카 유리의 클래딩 모드 유효 굴절률을 나타낸 그래프.(c) is a graph showing the cladding mode effective refractive index of the silica glass with 2,000ppm vanadium.
도 7(a)는 순수 실리카 유리의 클래딩 모드 분산값을 나타낸 그래프,7 (a) is a graph showing the cladding mode dispersion value of pure silica glass;
(b)는 2,000 ppm 크롬이 첨가된 실리카 유리의 클래딩 모드 분산값을 나타낸 그래프,(b) is a graph showing the cladding mode dispersion value of silica glass added with 2,000 ppm chromium,
(c)는 2,000 ppm 바나듐이 첨가된 실리카 유리의 클래딩 모드 분산값을 나타낸 그래프이다.(c) is a graph which shows the cladding mode dispersion value of the silica glass to which 2,000 ppm vanadium was added.
광섬유에서 분산은 크게 기지재료에 의한 재료분산(material dispersion)과 광섬유 구조에 의한 광도파로 분산(waveguide dispersion)이 있다. 종래에는 코어 (core) 영역의 분산 특성을 변화시키기 위해 코어 영역의 광도파로 구조를 변화 시키거나 코어에 첨가하는 물질을 변화시켰으며, 클래드(clad) 영역의 분산 특성을 변화시키기 위하여 외부 증착 공정(Outside Vapor Deposition, OVD) 방법을 사용하여 클래드 영역의 광도파로 구조를 변화시켜 광도파로 분산 특성을 변화시켰다. 그러나 이러한 클래드 영역의 광도파로 구조 변화는 일반적으로 광섬유 제조에 사용되는 화학기상증착법에서는 사용이 불가능하다. 따라서 본 발명에서는 클래드 영역의 재료분산 특성을 변화시키고자 하며 이러한 클래드 영역의 분산 특성 변화는 코어 모드와 클래딩 모드 사이에서의 모드결합(mode coupling)을 기본으로 하는 장주기 격자(Long period grating)나 음향 광학 가변 필터(Acousto-Optic tunable filter)와 같은 광 응용 소자들을 설계할 때 자유도(degree of freedom)를 증가시킬 수 있다.Dispersion in optical fiber is mainly composed of material dispersion by matrix material and waveguide dispersion by fiber structure. Conventionally, in order to change the dispersion characteristics of the core region, the optical waveguide structure of the core region is changed or the material added to the core is changed, and in order to change the dispersion characteristics of the clad region, an external deposition process ( Using the External Vapor Deposition (OVD) method, the optical waveguide structure of the clad region was changed to change the optical waveguide dispersion characteristics. However, the optical waveguide structure of the clad region cannot be used in chemical vapor deposition which is generally used for optical fiber manufacturing. Accordingly, in the present invention, it is intended to change the material dispersion characteristics of the cladding region, and the variation of the dispersion characteristics of the cladding region is based on the mode coupling between the core mode and the cladding mode. The degree of freedom can be increased when designing optical applications such as acoustic-optic tunable filters.
실리카 유리는 전자의 천이에 의한 자외선 영역의 흡수 밴드와 분자의 진동에 의한 적외선 흡수 밴드가 있으며 이러한 두 흡수 밴드에 의해 기지 유리의 굴절률과 분산 특성이 결정된다. 도 1(a)는 두 흡수 밴드에 의한 분산 특성을 대략적으로 나타내고 있는데 밑의 그래프는 순수 실리카 유리의 흡수 밴드에 해당하고, 위의 그래프는 순수 실리카 유리의 흡수 밴드에 의해 결정되는 굴절률 분산 특성이다. 도 1(b)는 자외선 흡수 밴드와 적외선 흡수 밴드 중간에 임의의 흡수 밴드가 첨가되었을 경우의 분산 특성을 보여주고 있으며 도 1(a)와 (b)를 비교하면 도 1(b)에서 임의의 흡수밴드가 첨가된 부근의 굴절률 분포가 순수 실리카 유리에서의 굴절률 분포와 달라지는 것을 알 수 있으며, 이를 통해 임의 흡수 밴드 첨가에 의해 분산 특성을 변화시킬 수 있다.Silica glass has an absorption band in the ultraviolet region due to the transition of electrons and an infrared absorption band due to the vibration of molecules. These two absorption bands determine the refractive index and dispersion characteristics of the matrix glass. Fig. 1 (a) shows roughly the dispersion characteristics by the two absorption bands. The graph below corresponds to the absorption band of pure silica glass, and the graph above shows the refractive index dispersion characteristics determined by the absorption band of pure silica glass. . FIG. 1 (b) shows dispersion characteristics when an arbitrary absorption band is added between the ultraviolet absorption band and the infrared absorption band, and when the comparison of FIGS. 1 (a) and (b) is performed, FIG. It can be seen that the refractive index distribution in the vicinity of the absorption band is different from the refractive index distribution in the pure silica glass, through which the dispersion characteristics can be changed by the addition of an optional absorption band.
본 발명에서는 클래드에 천이금속으로 크롬(Cr) 또는 바나듐(V)을 첨가하여 클래딩의 분산특성을 조절하고자 한다. 클래딩 분산특성을 조절하기 위해 크롬 또는 바나듐을 사용한 이유는 크롬 또는 바나듐은 가시광선 영역에서 빛의 흡수 정도를 나타내는 진동강도(oscillator strength)가 크며, 광통신에서 사용되는 1.3㎛와 1.5㎛ 대역에서 낮은 흡수계수를 가지므로 이들을 광섬유에 첨가시 이러한 광대역에서 순수 실리카 유리와는 다른 분산 특성을 보이기 때문이다.In the present invention, to add chromium (Cr) or vanadium (V) as a transition metal to the clad to control the dispersion characteristics of the cladding. The reason why chromium or vanadium is used to control the cladding dispersion characteristics is that chromium or vanadium has high oscillator strength, which indicates the degree of light absorption in the visible region, and low absorption in the 1.3 μm and 1.5 μm bands used in optical communication. Because they have coefficients, when they are added to an optical fiber, they exhibit different dispersion characteristics than pure silica glass in these broadbands.
도 2(a)는 크라머스-크로닉 관계식을 사용하여 순수한 실리카 유리와 실리카 유리에 500∼5,000 ppm의 크롬 첨가에 따른 굴절률 변화를 나타낸 그래프이고 (b)는 순수한 실리카 유리와 실리카 유리에 1,000∼5,000 ppm의 바나듐이 첨가된 실리카 유리의 굴절률 변화를 계산한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 3(a)는 순수한 실리카 유리와 1,000∼5,000 ppm의 크롬이 첨가된 실리카 유리의 파장에 대한 굴절률 값의 기울기 변화를 나타내고 있으며 (b)는 순수한 실리카 유리와 1,000∼5,000 ppm의 바나듐이 첨가된 실리카 유리의 파장에 대한 따른 굴절률 값의 기울기 변화를 나타내고 있다. 도 3(a)으로부터 크롬이 2,000 ppm 첨가된 실리카 유리는 순수한 실리카 유리와 비교하여 굴절률 기울기가 약 0.00002 정도 변화됨을 알 수 있으며 (b)로부터 2,000 ppm의 바나듐이 첨가된 실리카 유리는 순수한 실리카 유리와 비교하여 굴절률 기울기가 약 0.00005 정도 변화됨을 알 수 있다. 바나듐 첨가에 의해 굴절률 기울기 값이 더 큰 이유는 바나듐의 흡수대역이 크롬에 비해 좀더 적외선 영역에 가깝기 때문이다. 이러한 파장에 대한 굴절률 값의 기울기 변화는 천이 금속 첨가에 의해서만 가능하다. 이렇게 구한 굴절률 값을 이용하여 다음 식(4)를 사용하여 재료분산 값을 계산할 수 있다.Figure 2 (a) is a graph showing the refractive index change according to the addition of 500 to 5,000 ppm of chromium to pure silica glass and silica glass using the Kramers-Chronic relationship, and (b) is 1,000 ~ in pure silica glass and silica glass It is a graph which shows the result of having calculated the refractive index change of the silica glass to which 5,000 ppm vanadium was added. Figure 3 (a) shows the change in the slope of the refractive index value for the wavelength of pure silica glass and silica glass with 1,000 to 5,000 ppm of chromium added (b) is added to pure silica glass and vanadium of 1,000 to 5,000 ppm The slope change of the refractive index value with respect to the wavelength of a silica glass is shown. It can be seen from FIG. 3 (a) that the silica glass containing 2,000 ppm of chromium has a refractive index change of about 0.00002 compared to that of pure silica glass, and from (b), the silica glass containing 2,000 ppm of vanadium is added with pure silica glass. In comparison, it can be seen that the refractive index slope is changed by about 0.00005. The reason why the refractive index gradient is larger due to the addition of vanadium is that the absorption band of vanadium is closer to the infrared region than that of chromium. The slope change of the refractive index value for this wavelength is only possible by the addition of the transition metal. Using the refractive index values thus obtained, the material dispersion value can be calculated using the following equation (4).
(4) (4)
한편 도 4(a)는 상기 식 4를 이용하여 순수 실리카 유리의 재료분산 값과 크롬이 5,000 ppm 첨가된 실리카 유리의 재료분산 값을 나타낸 그래프이고 (b)는 순수 실리카 유리의 재료분산 값과 바나듐이 5,000ppm 첨가된 실리카 유리의 재료분산 값을 나타낸 그래프이다. 크롬을 첨가한 실리카 유리는 순수 실리카 유리의 분산특성과 비슷한 특성을 보였으며 약 2ps/nm/km 정도의 차이를 보인 반면 바나듐을 첨가한 실리카 유리의 재료분산 값은 바나듐의 흡수밴드가 적외선 영역에 근접해 있으므로 순수 실리카 유리의 분산특성과 큰 차이를 보인다.On the other hand, Figure 4 (a) is a graph showing the material dispersion value of the pure silica glass and the material dispersion value of the silica glass with 5,000 ppm of chromium added using Equation 4 (b) is the material dispersion value and vanadium of the pure silica glass It is a graph which shows the material dispersion value of this 5,000 ppm addition silica glass. The chromium-added silica glass showed similar characteristics to that of pure silica glass and showed a difference of about 2 ps / nm / km, while the material dispersion value of vanadium-added silica glass showed that the absorption band of vanadium was in the infrared region. Because they are close together, they show a big difference from the dispersion characteristics of pure silica glass.
다음으로 각 모드들의 유효 굴절률(effective index)과 재료분산과 광도파로 분산값을 합한 전체 분산값을 계산하였다. 각 모드들은 클래드에서 도파되기 위해서 다음과 같은 특성 방정식 (5)를 만족해야 한다.Next, the total dispersion of the effective index, the material dispersion, and the optical waveguide dispersion of each mode were calculated. Each mode must satisfy the following characteristic equation (5) to be guided in the cladding.
(5) (5)
여기에서 J와 K는 베셀(Bessel) 함수를, n은 각 모드의 아지머탈 수 (azimuthal number)를, ε1은 클래딩의 유전률, ε2은 공기의 유전률을 나타내며, u와 w는 빛의 전파 인자를 표현하는 변수로 정규 주파수 V와는 V2=u2+w2와 같은 관계가 있다.Where J and K are the Bessel function, n is the azimuthal number of each mode, ε 1 is the dielectric constant of the cladding, ε 2 is the dielectric constant of the air, and u and w are the propagation of light. It is a variable representing a factor and has a relationship with a normal frequency V such that V 2 = u 2 + w 2 .
도 5는 본 발명에서 사용된 광섬유 구조를 나타내고 있으며 천이 금속이 첨가된 클래드의 직경은 125㎛, 코어의 직경은 9㎛, 코어와 클래드의 굴절률 차이는 약 0.0051이며 공기의 굴절률 값은 1로 정했다. 도 6(a)는 상기의 조건을 가지고 순수한 실리카 광섬유의 HE11모드에서 HE120모드까지의 유효 굴절률을 나타낸 그래프이고, (b)는 크롬 2,000 ppm이 클래드에 첨가된 광섬유의 HE11모드에서 HE120모드까지의 유효 굴절률을 나타낸 그래프이고, (c)는 바나듐 2,000 ppm이 클래드에 첨가된 광섬유의 HE11모드에서 HE120모드까지의 유효 굴절률을 나타낸 그래프이다. 크롬을 첨가함으로써 각 모드들의 유효 굴절률 값이 순수 실리카 유리의 유효 굴절률에 비해 약 0.001 정도 변화되었으며 바나듐의 경우 약 0.0001 정도 변화가 있음을 알 수 있다. 크롬을 첨가하여 유효 굴절률 값이 약 0.001 변했다는 것은 도 6(a)와 (b)를 비교하면 알 수 있듯이 순수 실리카 기지에서 유효 굴절률 값이 약 0.001정도 변하면 각 파장대에서의 모드 번호가 몇 개는 변했다는 것을 의미하며 이를 통해 코어 모드와 결합되는 클래드 모드를 변화시킬 수 있음을 나타낸다.Figure 5 shows the optical fiber structure used in the present invention, the diameter of the clad with the transition metal is 125㎛, the diameter of the core is 9㎛, the refractive index difference between the core and the clad is about 0.0051 and the air refractive index value is set to 1 . Figure 6 (a) is a graph showing the effective refractive index from HE 11 mode to HE 120 mode of pure silica optical fiber with the above conditions, (b) is HE in mode 11 of the optical fiber 2,000 ppm chromium added to the clad It is a graph showing the effective refractive index up to 120 mode, (c) is a graph showing the effective refractive index from HE 11 mode to HE 120 mode of the optical fiber with 2,000 ppm vanadium added to the clad. By adding chromium, the effective refractive index values of the respective modes were changed by about 0.001 compared to the effective refractive index of pure silica glass, and about 0.0001 by vanadium. It can be seen that the effective refractive index value was changed by about 0.001 by adding chromium, and as compared with FIGS. 6 (a) and (b), when the effective refractive index value was changed by about 0.001 in pure silica matrix, some mode numbers in each wavelength band were changed. This means that the clad mode combined with the core mode can be changed.
전체 분산값은 유효 굴절률을 파장에 대해 두 번 미분함으로써 구할 수 있는데 도 7(a)는 순수 실리카 유리에 대해 HE11모드에서 HE120모드까지의 전체 분산값을 나타낸 그래프이고, (b)는 크롬이 2,000 ppm 첨가된 실리카 유리에 대해 HE11모드에서 HE120모드까지의 전체 분산값을 나타낸 그래프이고, (c)는 바나듐이 2,000 ppm 첨가된 실리카 유리에 대해 HE11모드에서 HE120모드까지의 전체 분산값을 나타낸 그래프이다. 크롬의 경우 순수 실리카에 비해 분산값이 약 3,300,000ps/nm/km 정도 변화하였고 바나듐의 경우 약 270,000ps/nm/km 정도 변하였음을 알 수 있다.The total dispersion value can be obtained by differentiating the effective refractive index twice with respect to the wavelength. FIG. 7 (a) is a graph showing the total dispersion value from HE 11 mode to HE 120 mode for pure silica glass, and (b) This is a graph showing the total dispersion value from HE 11 mode to HE 120 mode for the 2,000 ppm added silica glass, and (c) is the total from HE 11 mode to HE 120 mode for the silica glass containing 2,000 ppm vanadium. A graph showing variance values. In the case of chromium, the dispersion value was changed about 3,300,000ps / nm / km compared to pure silica, and about 270,000ps / nm / km was changed in the case of vanadium.
한편 본 발명에서 광섬유 클래딩 모드의 분산특성을 조절하기 위한 방법은 다음과 같다.Meanwhile, the method for adjusting the dispersion characteristic of the optical fiber cladding mode in the present invention is as follows.
광섬유 클래딩 제작시에는 SiCl4400∼450 SCCM(Standard Cubic Centimeter per Minute), POCl380∼100 SCCM, CF45∼10 SCCM을 사용하여 1,900∼2,000℃에서 화학기상증착법(MCVD)으로 증착한다. 코어는 SiCl4100∼150 SCCM, GeCl465∼95 SCCM을 첨가하여 1,600∼1,700℃에서 수트(soot) 층을 화학기상증착법으로 증착한다. 한편 클래딩의 분산특성을 조절하기 위해 첨가하는 크롬 또는 바나듐의 천이금속은 용액도핑(solution doping)법으로 첨가한다. 용액은 99.99% 이상의 고순도를 가지는 알콜 250㎖에 크롬 또는 바나듐의 농도가 1,000∼5,000 ppm, 알루미늄의 농도는 6,000∼9,000 ppm으로 제조한다.When fabricating the optical fiber cladding, SiCl 4 400-450 SCCM (Standard Cubic Centimeter per Minute), POCl 3 80-100 SCCM, CF 4 5-10 SCCM using a chemical vapor deposition (MCVD) at 1,900 ~ 2,000 ℃. The core is deposited by chemical vapor deposition at 1,600-1,700 ° C. by adding SiCl 4 100-150 SCCM and GeCl 4 65-95 SCCM. On the other hand, the transition metal of chromium or vanadium added to control the dispersion properties of the cladding is added by a solution doping method. The solution is prepared in 250 ml of alcohol having a high purity of 99.99% or more in a concentration of 1,000 to 5,000 ppm of chromium or vanadium and a concentration of 6,000 to 9,000 ppm of aluminum.
이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이 실시예가 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by the following examples. However, this embodiment does not limit the technical scope of the present invention.
＜ 실시예 ＞<Example>
본 발명의 광섬유 클래딩 제작시에는 SiCl4에 CF4와 POCl3를 첨가하였다. POCl3는 작업 온도를 낮추고 SiCl4의 유동성을 증가시키기 위하여 첨가하며 POCl3에 의해 증가하는 굴절률은 CF4를 첨가하여 낮추어 순수 실리카의 굴절률이 되게 제작하였다. 각각의 양은 SiCl4가 400 SCCM, POCl3는 80 SCCM, CF4는 5 SCCM을 사용하며 클래드는 1,980℃에서 화학기상증착법으로 증착하였다. 코어는 SiCl4100 SCCM, GeCl465 SCCM을 첨가하여 1,680℃에서 수트(soot) 층을 화학기상증착법으로 증착한 후 코어와 클래드의 굴절률 차이(△)가 0.35%가 되게 하였다. 천이금속은 크롬을 사용하여 용액도핑(solution doping)법으로 의해 첨가하였는데 용액은 크롬 1,000 ppm, 알루미늄 6,000 ppm으로 크롬과 알루미늄의 비율이 1대 6이 되게 하였으며 이를 99.99% 이상의 고순도 알콜 250㎖을 첨가하여 천이 금속을 용해하여 제조하였다.In preparing the optical fiber cladding of the present invention, CF 4 and POCl 3 were added to SiCl 4 . POCl 3 was added to lower the working temperature and increase the fluidity of SiCl 4 , and the refractive index increased by POCl 3 was lowered by adding CF 4 to obtain the refractive index of pure silica. The amount of SiCl 4 is 400 SCCM, POCl 3 is 80 SCCM, CF 4 is 5 SCCM and the clad was deposited by chemical vapor deposition at 1,980 ℃. The core was added with SiCl 4 100 SCCM and GeCl 4 65 SCCM to deposit a soot layer at 1,680 ° C. by chemical vapor deposition so that the refractive index difference (Δ) between the core and the clad was 0.35%. Transition metals were added by solution doping method using chromium. The solution was 1,000 ppm of chromium and 6,000 ppm of aluminum, so that the ratio of chromium and aluminum was 1 to 6, and more than 99.99% of 250 ml of high purity alcohol was added. It was prepared by dissolving the transition metal.
본 발명에서 개발한 광섬유의 클래딩 모드의 분산특성 조절방법은 보편적인 화학기상증착 공정과 용액도핑 공정으로 쉽게 이룰 수 있으며 천이 금속의 농도와 클래드에서의 천이 금속의 분포를 변화시킴으로서 쉽게 코어 모드와 클래딩 모드의 결합을 변화시킬 수 있다.The method of controlling the dispersion characteristics of the cladding mode of the optical fiber developed in the present invention can be easily achieved by the general chemical vapor deposition process and the solution doping process, and the core mode and the cladding can be easily changed by changing the transition metal concentration and the distribution of the transition metal in the clad. The combination of modes can be changed.
Claims (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019990022063A KR100339041B1 (en) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | Management Method for Dispersive Characteristics of An Optical Fiber Cladding Mode |
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| KR1019990022063A KR100339041B1 (en) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | Management Method for Dispersive Characteristics of An Optical Fiber Cladding Mode |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010002313A KR20010002313A (en) | 2001-01-15 |
| KR100339041B1 true KR100339041B1 (en) | 2002-05-31 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019990022063A KR100339041B1 (en) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | Management Method for Dispersive Characteristics of An Optical Fiber Cladding Mode |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR100339041B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100379694C (en) * | 2002-12-16 | 2008-04-09 | 菲特尔美国公司 | Manufacture of optical fiber by using high pressure doping |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4435040A (en) * | 1981-09-03 | 1984-03-06 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Double-clad optical fiberguide |
| US4691991A (en) * | 1983-06-29 | 1987-09-08 | Ant Nachrichtentechnik Gmbh | Single mode modified W-fiber |
| US5956448A (en) * | 1995-03-28 | 1999-09-21 | Algar S.A. Empreendimentos E Participacoes | Optical fiber waveguide |
-
1999
- 1999-06-14 KR KR1019990022063A patent/KR100339041B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010002313A (en) | 2001-01-15 |
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