KR100407766B1 - 분산 평탄화된 도파관에서의 솔리톤 - Google Patents

분산 평탄화된 도파관에서의 솔리톤 Download PDF

Info

Publication number
KR100407766B1
KR100407766B1 KR1019970709039A KR19970709039A KR100407766B1 KR 100407766 B1 KR100407766 B1 KR 100407766B1 KR 1019970709039 A KR1019970709039 A KR 1019970709039A KR 19970709039 A KR19970709039 A KR 19970709039A KR 100407766 B1 KR100407766 B1 KR 100407766B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wavelength range
waveguide
soliton
refractive index
single mode
Prior art date
Application number
KR1019970709039A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990022558A (ko
Inventor
알렌 에프. 에반스
도날드 비. 켁
Original Assignee
코닝 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닝 인코포레이티드 filed Critical 코닝 인코포레이티드
Publication of KR19990022558A publication Critical patent/KR19990022558A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100407766B1 publication Critical patent/KR100407766B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • G02B6/02219—Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
    • G02B6/02228—Dispersion flattened fibres, i.e. having a low dispersion variation over an extended wavelength range
    • G02B6/02238—Low dispersion slope fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G02B6/03644—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - + -

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

분산 평탄화된 단일모드의 광섬유 도파관(14)과 솔리톤(soliton) 신호 펄스들(siganl pulses)(18, 20)의 결합은 최적의 통신 시스템 용량을 산출한다. 분산 평탄화된 섬유(14)는 솔리톤 중심 파장 및 강도상에서 허용차를 완화시키기 위해 제공된다. 또한, 본 발명의 결합은 광증폭기(16)를 사용하는 장거리 시스템(system)의 설계 및 이용을 가능케한다.

Description

분산 평탄화된 도파관에서의 솔리톤
본 발명은 솔리톤(soliton) 전송을 위해 설계된 분산 평탄화된 단일 모드의 광섬유 도파관에 관한 것이다. 더욱, 본 발명은 파장 분산 다중화(WDM; Wavelength Division Multiplexing) 솔리톤 신호들을 전파하기 위해 설계된 분산 평탄화된 단일 모드의 광섬유 도파관에 관한 것이다.
종래기술에서 알려진 바와같이, Si02에 기초한 도파관의 굴절률의 비선형성(non-linearity)때문에, 상기 도파관에서 솔리톤의 전파가 가능하다. 규정된 강도(intensity) 및 형태(shape)를 갖고 섬유 도파관에서 전파되는 펄스(pulse)는 펄스 확산을 발생시키는 비선형 자기 위상 변조(self phase modulation, SPM)가 될 것이고, 더 짧은 파장에 상대적으로 더 긴 파장은 전방으로 쉬프트된다. 섬유 도파관이 전체 분산, D(적당한 크기와 양의 부호인 단위 ps/nm-km)(더 짧은 파장은 더 긴 파장에 비해 더 빠른 속도로 움직인다)를 갖는다면, 전체 분산도는 SPM 펄스 확장과 상쇄될 것이다. 솔리톤 효과의 또 다른 표현은 펄스의 비선형 SPM으로, 이것은 그룹속도(group velocity) 변화의 펄스의 강도 및 형태에의 의존성이며, 그룹속도 변화의 주파수(frequency) 의존성을 효율적으로 상쇄한다.
광섬유 도파관에서의 솔리톤 전송은 몇몇 발명자들에 의해 예를 들어Mollenhaur et al.의 "단일 채널, 5Gbits/s에서 15000km이상과, 이중 채널 WDM에서 11000Gbits/s이상에 걸쳐서의 에러 없는 솔리톤의 증명"(일렉트론 레터즈(Electron Letters) 28(8), 792-794(1992))에서 보고되었다. 상기 이중 채널은 0.4nm로 분리되어 있다. 도파관의 큰 분산 기울기가 이러한 작은 채널 간격을 강제하고, 단지 이중 채널로 다중화된 파장 분할을 한정하였을 가능성이 높다.
분산 평탄화된 단일 모드 도파관을 사용하면, 다중화된 파장의 수 및 채널 간격은 약 5배 증가될 수 있으며, 이것은 다중화된 신호의 허용차상에 더 큰 용량, 더 작은 교차 채널 간섭 및 더 넓은 허용범위를 제공한다.
그러므로, 솔리톤 정보 전송과 분산 평탄화된 섬유 도파관의 결합은 도파관 섬유 용량 및 재생기(regenerator)들사이의 간격을 증가시키기 위한 강력한 툴을 제공한다.
더욱이, 평탄화된 기울기를 갖는 섬유 도파관은 몇몇 채널에 걸친 솔리톤 전파에 요구되는 강도를 유지하는 공정을 크게 간소화한다. 솔리톤 생성을 위해 요구되는 신호의 강도 또는 크기는 그룹속도(group velocity) 분산에 직접 비례한다. 분산 평탄화된 도파관은 확장된 파장 범위에 걸쳐 균일한 그룹속도 분산을 제공한다. 그러므로, 솔리톤 생성을 위한 임계전력(threshold power)는 감소되고, 채널간 전력은 실질적으로 동일하다. 또한, 솔리톤 신호 펄스의 중심 주파수상의 허용오차가 확대된다.
광증폭기를 포함하는 시스템에서의 분산 평탄화된 도파관 및 솔리톤 전송의 결합으로부터 또 다른 잇점이 있게 된다. 예를 들어, 상기 언급한 일렉트론 레터즈에서 Mollenhaur et al.이 설명한 시스템인 매우 긴 비재생성 시스템은 광증폭기를 필요로 한다. 본 발명의 기술은 짧은 길이(집중)의 에르븀 도핑 섬유 증폭기(EDFA) 기술을 뒷받침한다. 그러나, 본 발명자들은 다양한 대체 조성물을 갖는 광증폭기 뿐만아니라 에르븀 광증폭기에서의 넓은 파장 범위 및 평탄화된 증폭기 이득곡선에 대해 연구를 계속하였다.
통상적인 섬유 도파관에서는 다른 중심 파장 및 다른 속도의 솔리톤을 이동시켜 솔리톤이 또 다른 솔리톤을 통과할 수 있다. 예를 들어 분산된 광증폭기를 갖는 도파관인 손실없는 도파관에서는 또 다른 솔리톤을 통과하는 솔리톤은 본질적으로 변화되지 않는다. 솔리톤 펄스들의 중심 빈도, 형태 또는 강도의 변화가 없다. 그러나, 분산 평탄화된 섬유 도파관은 여전히 잇점을 제공한다. 상기 언급한 바와 같이, 솔리톤 전력은 직접 분산에 의존한다. 또한, 파장에 대한 증폭기 이득 곡선은 편평하지 않다. 비-분산 평탄화된 섬유 도파관의 설계에서, 분산은 파장에 따라 변하고, 임계전력은 분산에 의존하기 때문에, 다른 중심 파장의 솔리톤이 다른 임계전력을 갖는다. 솔리톤 크기의 차이는 파장상에 증폭기 이득의 의존성에 의해 확대될 것이다. 그러므로, 분산 평탄화된 섬유 도파관에서 실행될 수 있는 것같이, 거의 동일한 전력레벨에서 서로 다른 중심 파장의 솔리톤을 시작하는 것은 파장에 대한 증폭기 이득의 변화에 기인하는 솔리톤 크기 차이를 최소화시킬 것이다.
분산 평탄화된 섬유 도파관의 잇점은 짧은 길이(집중된), 즉 비분산형 광증폭기가 사용될 때 더 크다. Mollenauer et al.의 "집중형 증폭기를 이용하는 초장거리에서의 솔리톤을 갖는 파장 분할 다중화"(Journal of Lightwave Tech., V. 9,#3, 1991년 3월)에서, 솔리톤 충돌이 광증폭기 간격에 비해 긴 도파관 길이를 제공한다면 짧은 길이(집중된)의 광증폭기를 이용하는 시스템에서, 솔리톤이 다른 솔리톤을 통과할 때(충돌) 상호작용하지 않음을 나타내었다.
솔리톤 펄스 시스템에서 분산 평탄화된 도파관을 이용하는 것으로부터 얻는 이익은 명백하다. 분산 기울기가 이 섬유 도파관에서 작기 때문에, 다른 중심 파장의 솔리톤 간의 속도차이는 표준 분산 이동형(dispersion shift) 섬유 도파관에서의 속도차이보다 작다. 솔리톤 충돌이 발생하는 도파관 길이 여분이 증가되어 충돌이 수 개의 중폭기 간격 길이에서 일어나고, 솔리톤 중심 파장 또는 도파관에 따른 상대적 위치에 대한 집중형 증폭기의 영향을 최소화하는 결과를 갖는다.
요약하면, 분산 평탄화된 섬유 도파관과 솔리톤 신호 펄스들의 결합의 사용은
-다중화된 파장 분할을 위한 파장의 증가 범위;
-파장에 대한 증폭기 이득의 변화로 인해 분산된 증폭기를 이용하는 시스템에서 솔리톤 펄스 크기 변화의 최소화;
-집중된 광증폭기를 이용한 시스템에서 솔리톤의 충돌의 일시적 또는 중심 파장 이동의 최소화;
-솔리톤 중심 파장상의 더 큰 허용차;
-채널누화를 감소시키고, 파장 분산 다중화 구속을 완화시키기에 충분한 채널 간격을 갖는 더욱 다중화된 신호들;
-파장 분산 다중화된 솔리톤 신호 펄스상에 감소된 요구크기수준 및 크기수준 조정; 및
-강도값 의존성 도파관 이중-굴절을 감소시켜 다른 극성모드로 인한 감소된 분산효과를 제공한다.
본 발명에 따른 솔리톤 신호 펄스 및 분산 평탄화된 섬유 도파관의 결합은 고성능, 장거리 섬유 도파관 통신 시스템의 설치에서 주역할을 행함을 기대할 수 있다. 이것은 특히 집중형 광증폭기를 포함하는 고성능 시스템에서 기대될 것이다.
정의
-굴절률 프로파일이란 도파관의 중심선으로부터 코어 영역의 주변상의 일정 지점에서 측정된 반경을 따라 각 지점에서 정의된 굴절률 값들을 나타낸 것이다. 굴절률 프로파일은 복수의 별개의 소부(sub-sections)들을 갖고, 한 소부의 프로파일은 코어 영역 반경의 한 세그먼트(segment)를 따라 정의된다.
한 프로파일 소부를 인접 프로파일 소부와 구별하게 하는 굴절률 프로파일 형태는 굴절률 크기에서의 단계변화, 굴절률의 최대 또는 최소, 굴절률 프로파일의 기울기의 변화, 또는 굴절률 프로파일의 형태의 변화를 포함한다.
-본원에서 논의된 실리카 기반의 도파관에 있어서, 약 1300nm이상의 파장의 양의 전체 분산도는 더 긴파장보다 더욱 빨리 이동하는 더 짧은 파장을 형성한다.
1300nm이하에서는 상기와 반대되는 부호규약이 사용된다. 본원에서는 1300nm 또는 그 이상에서의 파장들만 고려된다.
-실리카 기반의 유리의 비선형 굴절률에 기인하는 자기 위상 변조는 펄스에서 더 짧은 파장에 비해 더 긴 파장을 전방으로 쉬프트시킨다. 도파관의 양의 전체분산도는 비-선형 자기 위상 변조 효과를 상쇄하도록 하며, 솔리톤 펄스 즉, 도파관을 통과할 때 변하지 않는 형태의 펄스를 생성한다.
발명의 요약
본 발명의 제 1목적은 적어도 2개의 소부를 포함하는 코어 유리 영역을 갖는 분산 평탄화된 단일 모드 광섬유 도파관을 제공하는 것이다. 주위의 크래딩(cladding) 유리는 특정 굴절률, nc을 갖는다. 빛을 안내하기 위한 도파관 구조에 있어서, 코어 굴절률 프로파일의 적어도 한부분은 nc보다 큰 굴절률을 갖는다. 섬유 도파관은 특정 파장 범위에 걸쳐서 미리 선택된 양(positive)의 전체 분산도 및 미리 선택된 전체 분산도 기울기에 의해 특징지어진다. 전체 분산도 및 전체 분산 기울기는 상기 특정 파장 범위내에서 중심 파장들을 갖는 본질적으로 변하지 않는 솔리톤 신호 펄스를 전송하도록 선택된다.
장거리, 고속 통신에서 중요한 파장 범위는 약 1520nm에서 1575nm까지의 동작 파장 범위이다. 그러나, 약 1300nm에서 1600nm까지의 더 큰 파장 범위에 있어서의 실질적으로 평탄화된 분산 곡선을 갖는 섬유 도파관도 가능하다. 그러므로, 본 발명에 따른 분산 평탄화된 섬유 도파관에서 전파되는 솔리톤들의 결합은 약 1300nm이상의 통신을 위한 모든 실질적인 파장 범위를 본질적으로 포괄한다. 1300nm이하의 분산 평탄화된 섬유 도파관 설계도 또한 관찰된다.
약 1300nm이상에서, 솔리톤의 자기 위상 변조를 제거하기 위해 요구되는 작은 양(positive)의 전체 분산도는 약 0.1 내지 5.0ps/nm-km의 범위이다. (전체 분산도 부호규약을 위해 "정의"부분 참조). 광도파관은 약 0.10ps/nm2-km 미만의 전체 분산 기울기를 산출하도록 설계되어 다른 중심 파장의 모든 솔리톤 신호 펄스들은 본질적으로 동일한 양의 전체 분산도가 된다. 이러한 방법으로, 중심 파장의 범위 및 거의 동일한 강도를 갖는 솔리톤 신호 펄스들은 섬유 도파관 길이에 있어서 솔리톤으로 유지될 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 하나 또는 그이상의 분리된 광증폭기 또는 분산된 증폭기 섬유 도파관을 포함하는 통신 시스템에서 솔리톤 신호 펄스들을 전송하는데 사용되는 분산 평탄화된 단일 모드 광섬유 도파관을 제공하는 것이다. 전술한 바와 같이, 분산 평탄화된 섬유 도파관의 코어는 적어도 두 개의 소부를 포함한다.
본질적으로 섬유 도파관 길이의 전체 길이를 따라 실질적으로 균일하게 증폭이 발생하는 분산된 광증폭기의 경우에, 감쇠는 근본적으로 어디든 0(zero)이어서, 솔리톤 충돌은 솔리톤 중심 주파수 또는 솔리톤 상대 위상에서 쉬프트를 일으키지 않는다. 그러나, 분산 기울기 평탄화된 섬유 도파관은 상술한 바와 같이 증폭기 이득 곡선에 있어서 파장에 따른 변화에 기인한 전력 쉬프트를 제한하는 잇점을 제공한다. 분산 기울기의 평평함은 두 솔리톤 펄스가 단일 광증폭기의 길이내에서 서로를 통과하는 것을 효율적으로 막는다. 즉, 서로 다른 중심 파장의 솔리톤 신호 펄스의 속도는 거의 동일하여 하나의 솔리톤이 또 다른 것을 통과할 때는 광증폭기 길이에 비해 긴 거리를 통과하게 된다. 이러한 긴 길이의 상호작용은 광증폭기에 의해 솔리톤 신호 펄스에 유도된 시간적 및 공간적인 쉬프트를 최소화시킨다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 적어도 하나의 광증폭기의 효율적 동작 파장, 요구 전체 분산도 및 전체 분산 기울기를 갖는 도파관의 파장범위 여분, 및 솔리톤 신호 펄스의 중심 파장의 범위는 실질적으로 오버랩을 갖는다. 이상적으로 세 개의 파장 범위는 일치한다.
도 1은 적어도 두 개의 소부를 갖는 코어 영역을 갖는 도파관의 굴절률 프로파일이고,
도 2는 광증폭기를 포함하는 도파관 길이에 있어서 충돌하는 두 개의 솔리톤의 개략도이며,
도 3은 대표적인 파장 대 전체 분산도의 곡선을 나타내는 챠트(chart)이고,
도 4는 광증폭기에 있어서 파장 대 이득의 도면이며,
도 5는 모형 시스템의 용량을 실행하는 최대 정보를 제공하는 증폭 간격 챠트 대 Tfwhm/D 상의 영역을 나타낸 챠트이다.
본 발명에 따른 분산 평탄화된 광섬유 도파관과 솔리톤 신호 펄스의 결합은 매우 긴 재생기 간격을 갖는 매우 높은 데이터 속도(high data rate) 통신 시스템의 구축을 매우 용이하게 한다. 본 발명은 솔리톤 신호 펄스 및 광증폭기를 이용한 높은 채널수의 파장 분할 다중화 시스템의 실현에 필수적이다.
광도파관에서 안정한 솔리톤 펄스의 달성과 함께 광증폭기의 발명은 고급 통신 기술을 발전시킬 특별한 기회를 제공한다. 광증폭기 및 솔리톤은 함께 본질적으로 감쇠가 없고 분산이 없는 통신 시스템을 가능하게 한다. 불완전한 광증폭기, 불완전한 소스(source) 및 도파관들에 의한 잡음은 달성가능한 시스템의 길이를 한정한다. 그러나, 재생기들 사이의 거리가 커질 수 있고, 도파관의 용량은 단일 채널 및 파장 분할 다중화 시스템 모두에서 크게 증가된다.
비교적 평탄화된 전체 분산도 대 파장곡선을 갖는 단일 모드 광섬유 도파관은
-솔리톤의 생성을 촉진하고,
-솔리톤의 유지를 촉진하며,
-솔리톤 신호 펄스의 파장 분할 다중화를 촉진하고,
-분산된 증폭기 시스템에서 증폭기 이득 대 파장의 변화의 영향을 감소시키고,
-집중화 광증폭기를 포함하는 시스템에서 발생하는 솔리톤 충돌의 음(negative)의 영향을 감소시킨다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 단일 모드 광도파관 굴절률 프로파일은 적어도 두 개의 소부를 갖는 굴절률 프로파일을 보여준다. 상기 프로파일은 Bhagavatula의 미합중국 특허 제 4,715,679호 및 다른 몇 개의 특허 공지된 문헌에서 상세히 다루고 있다. 이 굴절률 프로파일의 종류의 잇점은 본질적으로 어떤 바람직한 전체 분산도 대 파장 특성을 달성하도록 충분한 변화를 제공한다는 점이다.
상기 미합중국 특허 제 4,715,679호는 분산 평탄화된 단일 모드 섬유를 제공하는 8, 10, 및 12의 값과 함께 굴절률 프로파일 폭 2, 4, 및 6의 일부 선택을 보여준다. 분산 평탄화된 섬유를 위한 몇 개의 대체 설계는 상기 종래기술에 관련된 문헌에 설명되어 있다. 예를 들어, Steib et al.의 "전화가입자 루프를 위한 분산 평탄화된 단일 모드 섬유"(IWCS Proceedings, 1989)에는 약 1300nm에서 1550nm의 파장 범위에 걸쳐 실질적으로 평탄화된 분산을 갖는 도파관이 기술되어 있다.
본 발명의 결합에 있어서, 시스템이 더 넓은 파장 범위에 걸쳐 작동, 즉 약 1300nm에서 1600nm가 고려될지라도, 바람직한 작동 파장의 범위는 약 1520nm에서 1575nm이다. 이러한 파장 범위의 어느 하나에 있어서 게다가 이러한 것들중 하나가 밖으로 경사진 다른 범위에 있어서, 당업자라면 미리 선택된 파장 범위에 있어서 미리 선택된 파장 범위에 대한 미리 선택된 전체 분산도 값과 매우 낮은 분산도 대 파장의 기울기를 갖는 도파관을 제조하기 위해 도 1의 각각의 설계의 형태를 선택할 수 있다.
특히, 분산 평탄화된 단일 모드 도파관의 바람직한 구체예는 도 1의 기본 설계를 이용하여 쉽게 달성가능하고, 여기서 전체 분산도는 약 0.1 내지 5.0ps/nm-km이고, 전체 분산 기울기는 약 0.10ps/nm2-km이하이고 통상적으로는 0.05ps/nm2-km보다 작다.
도 3은 통상적인 전체 분산도 곡선을 도시하고 있다. 만약 1520nm에서의 전체 분산도 1ps/nm-km를 갖는 설계를 선택하면, 선(30)과 같이 1575nm에서 전체 분산도는 4ps/nm-km보다 작고, 여기서 전체 분산도 기울기는 약 0.05ps/nm2-km이다.
도 2는 분산 평탄화된 도파관의 긴 충돌길이를 나타낸다. 선(14)는 광도파관 전송라인(line)을 나타내고, 복수의 광증폭기(16)를 갖는다. 전송라인(14)의 아래쪽에 전송라인(14)에서 이동하는 솔리톤 신호 펄스(18 및 20)의 충돌을 보여주는 예시적인 시간라인이 있다. 시간라인상에서 왼쪽에서 오른쪽으로 진행하는 펄스(18)는 먼저 펄스(20)와 접촉함을 보여준다. 다음 시간점에서 펄스(18)는 펄스(20)와 일치하도록 이동된다. 마지막의 두 시간점들은 펄스(20)을 통과한 펄스(18)를 보여준다.
충돌하는 동안, 펄스들은 세 개 이상의 광증폭기(16)를 통과함을 보여준다. 긴 충돌의 길이는 다른 중심 파장들을 갖는 솔리톤 신호 펄스들의 속도차이를 제한하는 전체 분산도의 낮은 기울기에 기인한다.
종래의 에르븀으로 도핑된 섬유 증폭기의 설명을 위해, 도 4는 솔리톤 신호 펄스의 파장 분할 다중화를 촉진하는 가능한 파장 범위를 도시하고 있다.
제 1의 비교적 평탄화된 이득부분(24)은 약 1530nm 내지 1540nm의 파장범위에서 발생한다. 8개의 파장 분할 다중화된 채널들보다 많은 약 1.6nm(200GHz)의 바람직한 채널간격을 가정함도 가능하다. 더 긴 파장의 비교적 평탄화된 이득창(26)은 약 1545nm 내지 1565nm의 범위에 있고, 이 이득은 기본이득(도 2에서 예시된 약 30dB)의 약 +/-1dB내에서 유지된다. 10개의 다중화된 신호는 예를 들어 200GHz의 충분한 간격을 허용하는 동안 이득창(26)에서 시작되어 솔리톤 신호형태와 크기 허용차를 넓히고, 교차 채널잡음을 최소화시킨다.
본 발명에 따른 솔리톤 신호 펄스와 특정의 분산 평탄화된 섬유 도파관의 결합은 파장 범위(예를 들어 약 1520nm에서 1575nm의 범위)에서 솔리톤 신호 펄스, 조정된 전체 분산도, 낮은 전체 분산 기울기 및 비교적 평탄화된 광증폭기 이득을 효율적으로 일치시킨다.
시스템예
절반의 전력에서의 시간폭, 전체 분산도 및 증폭기 간격으로 표시되는 솔리톤 펄스 형태의 영향은 도 5에 나타나 있다. 전술한 바와 같은 시스템의 불완전성에 기인한 솔리톤 펄스의 타이밍(timing) 및 주파수 왜곡은 시스템 길이에 실질적인 제한을 가한다. 솔리톤 제한의 좋은 일반적인 논의는 Evans et al.의 "단일-채널, 고-용량(>10Gb/s) 솔리톤 시스템의 설계상의 구속"(IEEE Photonic Technology Letters, V.7, No.1 1995년 1월)이다.
도 5에서 나타낸 바와 같이, 시스템의 제한의 좋은 지표(indicator)는 비 Tfwhm/D에 의해 주어지고, 여기서 Tfwhm은 솔리톤 펄스의 최대 시간차원을 갖는 전체폭이고, D는 전체 분산도이다. 곡선(32, 34, 40 및 42)은 몇 개의 인자에 기인하는 증폭기 간격을 갖는 상기 비의 변화를 보여준다.
곡선(32)는 증폭기 및 상기 긴 범위의 솔리톤 상호작용과 같이 다른 요소에서 자발적인 방출의 증폭에 기인하는 타이밍 지터(timing jitter)(통상 Gordon-Haus 타이밍 지터라고 칭함)를 나타낸다.
곡선(34)은 Tfwhm/D비 및 증폭기 간격에 대한 신호 대 잡음비 지수의 영향이다. 마찬가지로, 곡선(40)은 섬유 도파관 및 광증폭기 변화에 의한 혼란을 포함하는 시스템에서의 혼란에 속한다. 곡선(42)은 집중 증폭기를 이용하는 시스템에서 솔리톤 충돌의 영향을 나타낸다.
도 5는 5Gbit/s의 속도로 동작하고, 25km의 광증폭기 간격을 갖는 7500km의 시스템의 응답을 나타낸다. 만약 10-9의 타깃 비트 에러(target bit error) 속도의 상한을 선택하면, 비 Tfwhm/D는 25 내지 45nm-km의 범위에서 경계지어지고, 최적의 값은 33nm-km(도 5의 면적(38)을 참조)이다. 모든 채널에서 Tfwhm이 16.5ps라고 가정한다. 그러면 Tfwhm/D=33이고, 최적의 전체 분산도 D는 0.5ps/nm-km이 된다. 비트 에러 속도의 한계를 적용하면, Tfwhm/D=25이고, Tfwhm/D=45이며, 전체 분산도 한계 D는, 0.37ps/nm-km≤D≤0.66ps/nm-km이 된다. 0.085ps/nm2-km의 전체 분산도를 갖는 섬유 도파관에서, D에 대한 제한은 다중화동안 파장의 유용한 대역에 3.5nm의 제한을 부과한다. 이러한 유용한 대역은 약 25GHz의 간격을 갖는 약 17개의 다중화된 채널을 허용한다.
분산 평탄화된 섬유를 갖는 비교예
전술한 실시예와 정확히 동일한 시스템에서, 만약 0.01ps/nm2-km의 전체 분산 기울기를 갖는 분산 평탄화된 섬유 도파관을 이용하면, 파장의 유용대역은 16nm까지 증가한다. 이러한 유용대역은 25GHz의 간격을 갖는 80개의 채널들을 지원할 수 있다. 이 경우에, 채널간격을 증가시킴으로써, 채널들 간의 크로스토크를 제한하고, 솔리톤 특성에 대해 요구되는 허용오차를 완화할 수 있다.
상기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 하기 청구범위에 의해 한정된다.

Claims (10)

  1. 솔리톤 신호 펄스를 이용한 통신 시스템에서 사용하기 위해 설계된 단일 모드 광섬유 도파관에 있어서,
    적어도 두개의 소부(sub-sections)를 포함하는 굴절률 프로파일을 갖는 코어 유리 영역 및
    상기 코어 유리 영역을 둘러싸고, 실질적으로 일정한 굴절률 nc을 가지며, 적어도 하나의 소부의 적어도 일부분의 굴절률 프로파일이 실질적으로 일정한 굴절률 nc보다 큰 굴절률을 갖는 크래드 유리층을 포함하고,
    도파관에서 전파되고 미리 선택된 파장 범위내에서 중심 파장을 갖는 솔리톤의 강도 및 형태를 유지하기 위해 미리 선택된 파장 범위에 있어서의 전체 분산도는 미리 선택된 범위내의 양(positive)의 값에 존재하고, 미리 선택된 파장 범위에 있어서의 전체 분산도 기울기는 미리 선택된 범위의 값에 존재하는 것을 특징으로 하는 단일 모드 광섬유 도파관.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 미리 선택된 파장의 범위가 약 1300nm 내지 1600nm인 것을 특징으로 하는 단일 모드 도파관.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 양(positive)의 전체 분산도는 미리 선택된 파장 범위에서 약 0.1 내지 5.0ps/nm-km 의 범위인 것을 특징으로 하는 단일 모드 도파관.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 미리 선택된 파장 범위에 있어서의 전체 분산도의 기울기는 약 0.10ps/nm2-km 이하인 것을 특징으로 하는 단일 모드 도파관.
  5. 솔리톤 신호 펄스를 이용한 통신 시스템에서 사용하기 위해 설계된 단일 모드 광섬유 도파관에 있어서,
    적어도 두개의 소부(sub-sections)를 포함하는 굴절률 프로파일을 갖는 코어 유리 영역;
    상기 코어 유리 영역을 둘러싸고, 실질적으로 일정한 굴절률 nc을 가지며, 적어도 하나의 소부의 적어도 일부분의 굴절률 프로파일이 실질적으로 일정한 굴절률 nc보다 큰 굴절률을 갖는 크래드 유리층; 및
    미리 선택된 파장의 범위에 있어서의 전체 분산도 기울기에 의해 특징지어지는 상기 단일 모드 도파관을 포함하고,
    상기 통신 시스템은 작동 파장 범위에 있어서의 실질적으로 균일한 이득을 갖는 적어도 하나의 광증폭기를 포함하고, 이것은 상기 미리 선택된 파장 범위의 적어도 일부와 일치하고, 복수의 파장 분할 다중화된 솔리톤 신호 펄스의 중심 파장의 범위와 일치하며,
    상기 전체 분산도의 기울기는 미리 선택된 파장 범위와, 상기 광증폭기의 작동 파장 범위와, 솔리톤 신호 펄스의 중심 파장의 범위가 일치하는 부분에서 약 0.10 ps/nm2-km이하인 것을 특징으로 하는 단일 모드 광섬유 도파관.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 광증폭기가 분산형 광증폭기인 것을 특징으로 하는 단일 모드 도파관.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 광증폭기가 집중형 광증폭기인 것을 특징으로 하는 단일 모드 도파관.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 증폭기의 미리 선택된 파장 범위 및 작동 파장 범위가 근본적으로 동일한 것을 특징으로 하는 단일 모드 도파관.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 복수의 파장 분할 다중화된 솔리톤 신호 펄스는 약 80이고, 상기 솔리톤 신호 펄스는 적어도 25GHz의 채널 분리를 갖는 것을 특징으로 하는 단일 모드 도파관.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 전체 분산도가 약 5ps/nm-km이하인 것을 특징으로 하는 단일 모드 도파관.
KR1019970709039A 1995-06-07 1996-05-23 분산 평탄화된 도파관에서의 솔리톤 KR100407766B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/482,716 US5579428A (en) 1995-06-07 1995-06-07 Solitons in dispersion flattened waveguide
US8/482,716 1995-06-07
US08/482,716 1995-06-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990022558A KR19990022558A (ko) 1999-03-25
KR100407766B1 true KR100407766B1 (ko) 2004-03-30

Family

ID=23917157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970709039A KR100407766B1 (ko) 1995-06-07 1996-05-23 분산 평탄화된 도파관에서의 솔리톤

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5579428A (ko)
EP (1) EP0834094B1 (ko)
JP (1) JP2001515603A (ko)
KR (1) KR100407766B1 (ko)
CN (1) CN1186551A (ko)
AU (1) AU706525B2 (ko)
BR (1) BR9608566A (ko)
CA (1) CA2216724A1 (ko)
DE (1) DE69627657D1 (ko)
TW (1) TW320688B (ko)
WO (1) WO1996041221A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5655039A (en) * 1995-12-22 1997-08-05 Corning, Inc. Nonlinear optical loop mirror device including dispersion decreasing fiber
US6011638A (en) * 1996-02-12 2000-01-04 Lucent Technologies Inc. Dispersion tapered optical fibers for use in WDM soliton transmission systems
US6243181B1 (en) 1997-02-14 2001-06-05 University Of Maryland Baltimore County Reduction of collision induced timing jitter by periodic dispersion management in soliton WDM transmission
US5878182A (en) * 1997-06-05 1999-03-02 Lucent Technologies Inc. Optical fiber having a low-dispersion slope in the erbium amplifier region
US6081360A (en) * 1997-08-20 2000-06-27 Fujitsu Limited Method and apparatus for optimizing dispersion in an optical fiber transmission line in accordance with an optical signal power level
KR100353755B1 (ko) * 1997-12-05 2002-09-27 스미토모덴키고교가부시키가이샤 분산플랫 광파이버
US6321016B1 (en) 1998-06-19 2001-11-20 Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. Optical fiber having low non-linearity for WDM transmission
US6259542B1 (en) 1998-08-10 2001-07-10 Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. Method and apparatus for monitoring dispersive-wave energy to indicate and optimize soliton transmission performance
US6366723B1 (en) * 1998-09-16 2002-04-02 Jolt Ltd. Wireless optical communications without electronics
US6233387B1 (en) 1998-11-30 2001-05-15 Corning Incorporated Broadband pulse-reshaping optical fiber
DE10010783A1 (de) * 2000-03-04 2001-09-06 Deutsche Telekom Ag Breitbandige WDM-Faser mit flachem Dispersionsverlauf im zweiten optischen Fenster
JP4443788B2 (ja) 2001-03-30 2010-03-31 古河電気工業株式会社 光ファイバおよびその光ファイバを用いた光通信システム
JP4801281B2 (ja) * 2001-05-31 2011-10-26 富士通株式会社 光パルス挿入装置
US20080285927A1 (en) * 2006-04-24 2008-11-20 Sterlite Optical Technologies Ltd. Single Mode Optical Fiber Having Reduced Macrobending and Attenuation Loss and Method for Manufacturing the Same
KR100843430B1 (ko) 2007-04-04 2008-07-03 삼성전기주식회사 솔리톤을 이용한 광도파로 제조 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4889404A (en) * 1987-09-09 1989-12-26 Corning Incorporated Asymmetrical bidirectional telecommunication system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4715679A (en) * 1981-12-07 1987-12-29 Corning Glass Works Low dispersion, low-loss single-mode optical waveguide
US4877304A (en) * 1987-09-09 1989-10-31 Corning Incorporated Few-mode/single-mode fiber
JP2636876B2 (ja) * 1988-04-08 1997-07-30 日本電信電話株式会社 光ファイバの分散補償装置
US4932739A (en) * 1989-09-25 1990-06-12 At&T Bell Laboratories Ultra-fast optical logic devices
US5042906A (en) * 1990-07-05 1991-08-27 Hughes Aircraft Company Dispersion equalized optical fiber link
US5361319A (en) * 1992-02-04 1994-11-01 Corning Incorporated Dispersion compensating devices and systems
US5463489A (en) * 1992-06-25 1995-10-31 At&T Corp. Soliton transmission system having sliding-frequency guiding filters with particular filter strengths and sliding rates
US5448674A (en) * 1992-11-18 1995-09-05 At&T Corp. Article comprising a dispersion-compensating optical waveguide
US5365362A (en) * 1993-09-10 1994-11-15 At&T Bell Laboratories Ultra-high capacity non-soliton optical transmission using optical phase conjugation
US5483612A (en) * 1994-10-17 1996-01-09 Corning Incorporated Increased capacity optical waveguide

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4889404A (en) * 1987-09-09 1989-12-26 Corning Incorporated Asymmetrical bidirectional telecommunication system

Also Published As

Publication number Publication date
WO1996041221A1 (en) 1996-12-19
EP0834094B1 (en) 2003-04-23
KR19990022558A (ko) 1999-03-25
EP0834094A1 (en) 1998-04-08
EP0834094A4 (en) 1998-09-16
JP2001515603A (ja) 2001-09-18
DE69627657D1 (de) 2003-05-28
AU706525B2 (en) 1999-06-17
TW320688B (ko) 1997-11-21
AU5930096A (en) 1996-12-30
CA2216724A1 (en) 1996-12-19
US5579428A (en) 1996-11-26
BR9608566A (pt) 1999-07-06
CN1186551A (zh) 1998-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100407766B1 (ko) 분산 평탄화된 도파관에서의 솔리톤
Marcuse et al. Dependence of cross-phase modulation on channel number in fiber WDM systems
JP3615731B2 (ja) 分散補償光導波路ファイバ
US5963700A (en) Optical fiber
JPH10221562A (ja) 波長分割多重化光ファイバ通信システム
JPH0923187A (ja) 光伝送システム
KR100349320B1 (ko) 좁은 간격의 광채널을 이용한 파장분할 다중화 방식의광전송장치용 광섬유
KR100298172B1 (ko) 광섬유색분산보상소자
JP2000162462A (ja) 分散シフトタイプのラインファイバを用いた波長分割多重光ファイバ伝送システムのための分散補償ファイバ
Petruzzi et al. Dispersion compensation using only fiber Bragg gratings
KR100584951B1 (ko) 고속, 대용량의 파장분할다중화 시스템에 적합한 광섬유,이를 이용한 광전송선 및 광통신 시스템
US7079737B1 (en) Devices and methods for dynamic dispersion compensation
KR100336801B1 (ko) 전송용량증대를 위한 광케이블 및 그를 사용한 파장분할다중화방식 광전송 시스템
JP4021690B2 (ja) 高速通信用高分散光ファイバ
Yuhu Research on the dispersion problem in high speed optical communication systems
JPH11512536A (ja) 光パルス伝搬
KR100485889B1 (ko) Ｗｄｍ 방식 광전송시스템용 광섬유
Turitsyn et al. Solitary waves in nonlinear dispersive systems with zero average dispersion
US7493050B2 (en) Optical communication system having an antiresonant dispersion map suppressing four wave mixing and cross phase modulation
KR100384900B1 (ko) 분산 기울기 보상용 광섬유
KR19990057673A (ko) 단일 모드 광섬유
KR100396477B1 (ko) 파장 간격이 50㎓인 파장분할 다중화 방식 광전송 시스템전송로의 분산보상용 광섬유
Tkach et al. Dispersion and nonlinear effects in lightwave systems
KR100735239B1 (ko) 메트로 망용 광섬유
Mohammed New technique of chromatic dispersion management in optical single-mode binary glass fiber

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee