KR100589301B1 - 분산 보상기 - Google Patents

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스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 광 전송 시스템(1)은 송신국(10)과 수신국(20) 사이에 광파이버 전송로(30)가 부설된 것이다. 수신국(20)내에는 광증폭기(21), 분산 보상기(22), 광증폭기(23) 및 수신기(24)가 설치되어 있다. 분산 보상기(22)는 2종의 분산 보상 광파이버(221, 222)가 접속 구성되어 있다. 분산 보상 광파이버(221, 222) 각각의 분산 슬로프 보상율은 60% 이상이다. 분산 보상 광파이버(221, 222) 중 어느 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 80% 이상이고, 다른 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 60% 내지 100%의 범위에 있다.
광 전송 시스템, 수신국, 송신국, 분산 보상기, 광파이버

Description

분산 보상기{DISPERSION COMPENSATOR}
본 발명은 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프를 보상하는 분산 보상기 및 광파이버 전송로와 분산 보상기를 구비하는 광 전송 시스템에 관한 것이다.
광파이버 전송로에 신호광을 전파시켜 광통신을 행하는 광 전송 시스템에서는 광파이버 전송로를 전파할 때의 신호광의 파형 열화를 억제하기 위해서, 신호광 파장(예를 들면 1.55㎛)에서 광파이버 전송로의 누적 파장 분산의 절대치가 작은 것이 요망된다. 또한, 다파장의 신호광을 다중화하여 광통신을 행하는 파장 다중(WDM:Wavelength Division Multiplexing) 전송 시스템에서는 그 다파장의 신호광 각각의 파장을 포함하는 신호광 파장 대역에서 광파이버 전송로의 누적 파장 분산의 절대치가 작은 것이 요망된다. 즉, 광파이버 전송로는 신호광 파장 대역에서, 파장 분산의 절대치가 작을 뿐만아니라, 분산 슬로프의 절대치도 작은 것이 요망된다.
그런데, 일반적으로 광파이버 전송로로서 사용되고 있는 표준적인 싱글 모드 광파이버는 파장 1.3㎛ 부근에 영분산(零分散) 파장을 갖고 있고, 파장 1.55㎛에서는 파장 분산이 17ps/nm/km 정도이고, 또한, 분산 슬로프가 O.O58 ps/nm2/km 정도이다. 따라서, 이 싱글 모드 광파이버만을 사용하여 광파이버 전송로를 구성한 것에서는 광대역·대용량 WDM 전송을 행하는 것이 곤란하다.
그래서, 파장 1.55㎛에서 파장 분산 및 분산 슬로프 중 어느 하나가 음인 분산 보상 광파이버를 사용하여 싱글 모드 광파이버의 파장 분산 및 분산 슬로프를 보상함으로써, 파장 1.55㎛에서의 전체의 평균 파장 분산 및 평균 분산 슬로프 각각의 절대치를 모두 저감하는 것이 시도되고 있다.
싱글 모드 광파이버 및 분산 보상 광파이버 전체의 평균 파장 분산 및 평균 분산 슬로프 각각의 절대치를 모두 저감하기 위해서는, 싱글 모드 광파이버와 분산 보상 광파이버와의 길이 비 및 싱글 모드 광파이버의 파장 분산 특성에 따라서, 분산 보상 광파이버의 파장 분산 및 분산 슬로프가 모두 적절히 설계되고, 또한, 그 설계대로 제조될 필요가 있다.
그러나, 분산 보상 광파이버의 파장 분산 특성은 광파이버 모재(母材)를 배선할 때의 선 인장력이나 코어 직경의 길이 방향 변화에 따라서 민감하게 변화한다. 또한, 광파이버 모재의 가공 정밀도가 충분하지 않고, 또한, 프리폼 애널라이저에 의한 광파이버 모재의 굴절율 분포의 측정의 정밀도도 충분하지 않은 경우가 있고 또한, 작성된 모재의 디멘션에도 의존하고 있다. 따라서, 목표로 하는 파장 분산 특성을 갖는 분산 보상 광파이버를 고정밀도로 제조하는 것은 곤란하다.
예를 들면, 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η는 이상적으로는 100% 인 것이 요망되지만, 실제로 제조되는 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η은 대략 50% 내지 120% 의 범위에서 불균일하고, 평균치가 90% 정도인 경우가 있다. 여기서, 분산 슬로프 보상율 η은 싱글 모드 광파이버의 파장 분산 및 분산 슬로프를 분산 보상 광파이버가 보상할 때의 보상 정도를 나타내는 지표이다. 싱글 모드 광파이버의 파장 분산을 DSMF 로 하고, 싱글 모드 광파이버의 분산 슬로프를 SSMF 로 하고, 분산 보상 광파이버의 파장 분산을 DDCF 로 하여, 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프를 SDCF 로 하면, 분산 슬로프 보상율 η(%)는
η= 100·(DSMF/SSMF)/(DDCF/SDCF)···(1)
의 식으로 정의된다.
이와 같이, 실제로 제조되는 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η이 이상치 100% 와 크게 다르면, 이 분산 보상 광파이버는 싱글 모드 광파이버의 파장 분산 및 분산 슬로프를 충분하게는 보상할 수 없다. 이것에서는 광대역의 WDM 전송이나 고비트율(예를 들면 40Gb/s)의 광 전송을 행하는 것은 곤란하다.
또한, 제조된 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η을 측정하여, 분산 슬로프 보상율 η이 일정 범위내에 있는 것만을 선별하여 사용하는 것도 고려할 수 있다. 그러나, 이것에서는 가공의 경우가 좋지 않고, 우량품의 가격이 비싸게 되어 버리기 때문에, 바람직하지 않다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 실제로 제조되 는 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η이 불균일하여도 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프를 충분히 보상할 수 있는 분산 보상기 및 전체의 평균 파장 분산 및 평균 분산 슬로프 각각의 절대치가 모두 저감된 광 전송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 분산 보상기는 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프를 보상하는 분산 보상기로서, 소정 파장(예를 들면 1.55㎛)에서의 광파이버 전송로에 대한 분산 슬로프 보상율이 각각 60% 이상인 복수의 분산 보상 광파이버가 접속되어 있고, 복수의 분산 보상 광파이버 중 어느 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 80% 이상이고, 복수의 분산 보상 광파이버 중 다른 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 60% 내지 100%의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.
이 분산 보상기의 평균 분산 슬로프 보상율은 복수의 분산 보상 광파이버 각각의 분산 슬로프 보상율의 어떤 의미에서의 평균치이고, 복수의 분산 보상 광파이버 각각의 길이의 비를 적절히 설정함으로써, 100% 부근의 값으로 할 수 있다. 따라서, 분산 보상기는 광파이버 전송로(일반적으로는 싱글 모드 광파이버)의 길이에 따라서 복수의 분산 보상 광파이버 각각의 길이를 적절히 설정함으로써, 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프의 쌍방을 충분히 보상할 수 있다. 또한, 실제로 제조되는 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η이 불균일하여도, 제조 후에 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η를 측정하여, 이 측정 결과에 근거하여 상기한 바와 같이 복수의 분산 보상 광파이버를 접속하여 분산 보상기를 구성하기 때문에, 제조된 분산 보상 광파이버를 효율성 있게 사용할 수 있어, 분산 보상기가 염가인 것으로 된다.
또한, 본 발명에 따른 분산 보상기는 복수의 분산 보상 광파이버 전체의 평균 분산 슬로프 보상율이 80% 이상인 것을 특징으로 한다. 이 경우에는 분산 보상기는 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프의 쌍방을 충분히 보상할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분산 보상기는 복수의 분산 보상 광파이버가 실효 단면적 크기의 순서로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 경우에는 큰 파워의 신호광은 실효 단면적이 비교적 큰 분산 보상 광파이버를 전파하게 되기 때문에, 비선형 광학 현상의 발생을 억제할 수 있어, 전송 특성이 우수한 것으로 된다.
또한, 본 발명에 따른 분산 보상기는 복수의 분산 보상 광파이버 중 서로 종속 접속된 제 1 분산 보상 광파이버와 제 2 분산 보상 광파이버가 융착 접속되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 경우에는 제 1 분산 보상 광파이버와 제 2 분산 보상 광파이버와의 접속 손실이 작다. 이 경우에 있어서, 제 1 분산 보상 광파이버와 제 2 분산 보상 광파이버와의 융착 접속부는, 제 1 및 제 2 분산 보상 광파이버 각각의 피복 직경과 대략 같은 피복 직경으로 수지 재료에 의해 재피복되어 있고, 제 1 및 제 2 분산 보상 광파이버와 함께 보빈에 감겨져 있는 것이 적합하다. 또한, 제 1 분산 보상 광파이버와 제 2 분산 보상 광파이버와의 융착 접속부는 수지 재료에 의해 재피복되고, 보강 수단에 의해 고정되어 있는 것이 적합하다. 또한, 복수의 분산 보상 광파이버는 실질적으로 접촉하는 동체부분을 갖지 않은 다발 상태로 수납되어 있는 것도 적합하다. 이들 중 어느 경우에도, 융착 접속부의 기계적 강도를 확보함과 동시에 전송 손실의 증가를 억제한 후에, 복수의 분산 보상 광파이버 각각을 콤팩트하게 수납할 수 있다.
본 발명에 따른 광 전송 시스템은 신호광을 전송하는 광파이버 전송로와, 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프를 보상하는 복수의 분산 보상 광파이버가 접속된 상기의 분산 보상기를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이 광 전송 시스템에 의하면, 분산 보상기에 의해 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프가 보상되고, 광파이버 전송로 및 분산 보상기의 평균 파장 분산 및 평균 분산 슬로프 각각의 절대치가 모두 저감된 것으로 된다. 따라서, 이 광 전송 시스템은 광대역 WDM 전송이나 고비트율의 광 전송을 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광 전송 시스템은 복수의 분산 보상 광파이버가 실효 단면적 크기의 순서로 접속되어 있고, 실효 단면적이 큰 분산 보상 광파이버의 측으로부터 신호광을 입력하는 것을 특징으로 한다. 이 경우에는 분산 보상기에서 비선형 광학 현상의 발생을 억제할 수 있어, 전송 특성이 우수하게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 광 전송 시스템의 개략 구성도.
도 2는 본 실시예에 따른 분산 보상기의 설명도.
도 3은 본 실시예에 따른 분산 보상기의 구체적인 실시예의 설명도.
도 4는 본 발명에 따른 분산 보상기와 라만 증폭을 조합의 광 전송 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 5는 본 실시예에 따른 분산 보상기의 수납 형태의 제 1 실시예의 설명도.
도 6은 본 실시예에 따른 분산 보상기의 수납 형태의 제 1 실시예의 설명도.
도 7은 본 실시예에 따른 분산 보상기의 수납 형태의 제 2 실시예의 설명도.
도 8은 본 실시예에 따른 분산 보상기의 수납 형태의 제 2 실시예의 설명도.
도 9는 본 실시예에 따른 분산 보상기의 수납 형태의 제 3 실시예의 설명도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에서 동일의 요소에는 동일 부호를 붙여, 중복 설명을 생략한다.
우선, 본 발명에 따른 광 전송 시스템 및 분산 보상기 각각의 실시예에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 광 전송 시스템(1)의 개략 구성도이다. 이 광 전송 시스템(1)은 송신국(또는 중계국)(10)과 수신국(또는 중계국)(20)과의 사이에 광파이버 전송로(30)가 설치된 것이다. 수신국(20)내에는 광증폭기(21), 분산 보상기(22), 광증폭기(23) 및 수신기(24)가 설치되어 있다. 이 광 전송 시스템(1)에서는 송신국(10)으로부터 송출된 신호광은 광파이버 전송로(30)를 전파하여 수신국(20)에 도달한다. 수신국(20)에 도달한 신호광은 광증폭기(21)에 의해 광증폭되어, 분산 보상기(22)에 의해 분산 보상되고, 광증폭기(23)에 의해 광증폭되어, 수신기(24)에 의해 수신된다.
광파이버 전송로(30)로서, 예를 들면, 파장 1.3㎛ 부근에 영분산 파장을 갖고 있는 표준적인 싱글 모드 광파이버가 사용된다. 이 경우, 광파이버 전송로(30)는 신호광 파장 1.55㎛에서, 파장 분산이 17ps/nm/km 정도이고, 분산 슬로프가 0.O 58ps/nm2/km 정도이다.
광증폭기(21) 및 광증폭기(23) 각각은 입력한 신호광을 광증폭하여 출력하는 것인, 광증폭기(21) 및 광증폭기(23) 각각으로서, Er 원소가 광도파 영역에 첨가된 Er 원소 첨가 광파이버를 광증폭 매체로서 사용한 광파이버 증폭기(EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier)가 적합하게 사용된다.
분산 보상기(22)는 광파이버 전송로(30)의 파장 분산 및 분산 슬로프를 보상하는 것이다. 즉, 분산 보상기(22)는 신호광 파장 1.55㎛에서, 광파이버 전송로(30)의 파장 분산과 다른 부호의 파장 분산을 갖고, 또한, 광파이버 전송로(30)의 분산 슬로프와 다른 부호의 분산 슬로프를 갖는다. 광파이버 전송로(30)가 싱글 모드 광파이버인 경우에는 분산 보상기(22)는 신호광 파장 1.55㎛에서 파장 분산 및 분산 슬로프 중 어느 것이나 음이다. 분산 보상기(22)는 복수의 분산 보상 광파이버가 접속 구성되어 있다.
여기서는, 분산 보상기(22)는 2종의 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)가 서로 접속되어 구성되어 있는 것으로 한다. 그리고, 분산 보상 광파이버(221)의 분산 슬로프 보상율은 60% 이상이고, 분산 보상 광파이버(222)의 분산 슬로프 보상율도 60% 이상이다. 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)중 어느 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 80% 이상이고, 다른 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 60% 내지 100%의 범위에 있다. 또한, 일반적으로 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율을 크게 하면 굴 곡하여 손실이 커지기 때문에, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222) 각각의 분산 슬로프 보상율의 상한치는 현실적으로는 150% 정도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 분산 보상기(22)의 설명도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 상류측의 분산 보상 광파이버(221)의 길이를 L1로 하고, 파장 분산을 D1로 하고, 분산 슬로프를 S1로 하고, 분산 슬로프 보상율을 η1로 하고, 실효 단면적을 A1로 한다. 하류측의 분산 보상 광파이버(222)의 길이를 L2로 하고, 파장 분산을 D2로 하고, 분산 슬로프를 S2로 하고, 분산 슬로프 보상율을 η2로 하고, 실효 단면적을 A2로 한다.
광파이버 전송로(싱글 모드 광파이버)(30)의 파장 분산을 DSMF로 하고, 분산 슬로프를 SSMF로 하고, 이들의 비 R을
R = DSMF/SSMF···(2)
의 식으로 나타낸다. 이 때, 분산 보상 광파이버(221)의 분산 슬로프 보상율 η1및 분산 보상 광파이버(222)의 분산 슬로프 보상율 η2 각각은
η1 = 100·R·S1/D1···(3a)
η2 = 100·R·S2/D2···(3b)
의 식으로 나타낸다.
분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)가 접속되어 구성되는 분산 보상기(22)의 평균 파장 분산 Dave 및 평균 분산 슬로프 Save 각각은
Dave=(Dl·L1+D2·L2)/(L1+ L2 )···(4a)
Save=(S1·L1+S2·L2)/(L1+ L2 )···(4b)
의 식으로 나타내고, 분산 보상기(22)의 평균 분산 슬로프 보상율 ηave은
ηave = 100·R·Save/Dave
= 100·R·(S1·L1+ S2·L2)/(D1·L1 + D2·L2)···(5)
의 식으로 나타낸다.
혹시, 분산 보상 광파이버(221)의 길이 L1과 분산 보상 광파이버(222)의 길이 L2가 서로 같으면, 분산 보상기(22)의 평균 분산 슬로프 보상율 ηave은
ηave = 100·R·(S1+S2)/(D1+D2)···(6)
의 식으로 나타낸다.
또한, 분산 보상 광파이버(221)의 길이 L1과 분산 보상 광파이버(222)의 길이 L2가 서로 같고, 또한, 분산 보상 광파이버(221)의 파장 분산 D1과 분산 보상광파이버(222)의 파장 분산 D2가 서로 같으면, 분산 보상기(22)의 평균 분산 슬로프 보상율 ηave은
ηave = (η1+η2)/2···(7)
의 식으로 나타낸다.
도 3은 본 실시예에 따른 분산 보상기(22)의 구체적 실시예의 설명도이다. 상기 도에는 파장 1.55㎛에서의 분산 보상기(22)의 3개의 케이스가 도시되어 있다.
케이스(1)는 분산 보상 광파이버 A, B를 상기 분산 보상 광파이버(221, 222)로서 갖는 경우에 관해서 도시한 것이다. 분산 보상 광파이버 A는 파장 분산이 -120ps/nm/km이고, 분산 슬로프 보상율이 120%이다. 분산 보상 광파이버 B는 파장 분산이 -120ps/nm/km이고, 분산 슬로프 보상율이 80% 이다. 분산 보상 광파이버 A와 분산 보상 광파이버 B 와의 길이의 비가 1:1이다. 이 때, 분산 보상 광파이버 A와 분산 보상 광파이버 B가 접속된 분산 보상기(22)는 평균 파장 분산이 -120ps/nm/km이고, 평균 분산 슬로프 보상율 ηave가 1OO%이다.
케이스(2)는 분산 보상 광파이버 C, D를 상기 분산 보상 광파이버(221, 222)로서 갖는 경우에 관해서 도시한 것이다. 분산 보상 광파이버 C는 파장 분산이 -140ps/nm/km이고, 분산 슬로프 보상율이 120%이다. 분산 보상 광파이버 D는 파장 분산이 -80ps/nm/km이고, 분산 슬로프 보상율이 70%이다. 분산 보상 광파이버 C와 분산 보상 광파이버 D와의 길이 비가 2:3이다. 이 때, 분산 보상 광파이버 C와 분산 보상 광파이버 D가 접속된 분산 보상기(22)는 평균 파장 분산이 -104ps/nm/km이고, 평균 분산 슬로프 보상율 ηave가 98%이다.
케이스 3은 분산 보상 광파이버 E, F를 상기 분산 보상 광파이버(221, 222)로서 갖는 경우에 관해서 도시한 것이다. 분산 보상 광파이버 E는 파장 분산이 -80ps/nm/km이고, 분산 슬로프 보상율이 120%이다. 분산 보상 광파이버 F는 파장 분산이 -80ps/nm/km이고, 분산 슬로프 보상율이 80%이다. 분산 보상 광파이버 E와 분산 보상 광파이버 F와의 길이 비가 1:1이다. 이 때, 분산 보상 광파이버 E와 분산 보상 광파이버 F가 접속된 분산 보상기(22)는 평균 파장 분산이 -80ps/nm/km이고, 평균 분산 슬로프 보상율 ηave가 1OO%이다.
이상과 같이, 분산 보상기(22)의 평균 분산 슬로프 보상율 ηave은 분산 보상 광파이버(221)의 분산 슬로프 보상율 η1과 분산 보상 광파이버(222)의 분산 슬로프 보상율 η2의 어떤 의미에서의 평균치이다. 또한, 이미 기술한 바와 같이, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222) 각각의 분산 슬로프 보상율이 60% 이상이고, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222) 중 어느 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 80% 이상이고, 다른 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 60% 내지 100%의 범위에 있다. 이와 같이, 분산 보상기(22)의 평균 분산 슬로프 보상율 ηave은 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222) 각각의 길이의 비를 적절히 설정함으로써, 100% 부근의 값으로 할 수 있다. 적합하게는 분산 보상기(22)의 평균 분산 슬로프 보상율 ηave은 80% 내지 120%이다.
따라서, 분산 보상기(22)는 광파이버 전송로(싱글 모드 광파이버)(30)의 길이에 따라서 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222) 각각의 길이를 적절히 설정함으로써, 광파이버 전송로(30)의 파장 분산 및 분산 슬로프의 쌍방을 충분히 보상할 수 있다. 그리고, 이 분산 보상기(22)를 사용한 광 전송 시스템(1)은 광파이버 전송로(30) 및 분산 보상기(22)를 포함하는 전체의 평균 파장 분산 및 평균 분산 슬로프 각각의 절대치가 모두 저감된 것으로 된다. 따라서, 이 광 전송 시스템(1)은 광대역 WDM 전송이나 고비트율(예를 들면 40Gb/s)의 광 전송을 행할 수 있다.
또한, 실제로 제조되는 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η이 불균일하여도, 제조 후에 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η을 측정하여, 상기 측정 결과에 근거하여 상기한 바와 같이 복수의 분산 보상 광파이버를 접속하여 분산 보상기(22)를 구성하기 때문에, 제조된 분산 보상 광파이버를 효율성 있게 사용할 수 있어, 분산 보상기(22)가 염가인 것으로 된다. 본 실시예에서는 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상광파이버(222) 각각의 분산 슬로프 보상율이 60% 이상이고, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222) 중 어느 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 80% 이상이고, 다른 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 60% 내지 100%의 범위에 있기 때문에, 실제로 제조되는 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η의 불균일 범위가 50% 내지 120% 정도이고 평균치가 90% 정도인 경우에 적합하다.
또한, 상류측의 분산 보상 광파이버(221)의 실효 단면적 A1이, 하류측의 분산 보상 광파이버(222)의 실효 단면적 A2보다 크면, 비선형 광학 현상의 발생을 억제하는 데에 있어서 적합하다. 즉, 도 1에 도시하는 바와 같이 분산 보상기(22)의 전단에 있는 광증폭기(21)가 있는 경우, 상류측의 분산 보상 광파이버(221)에 입력하는 신호광의 파워가 크지만, 상기 분산 보상 광파이버(221)의 실효 단면적 A1을 비교적 크게 함으로써, 이 분산 보상 광파이버(221)에서의 비선형 광학 현상의 발생이 억제된다. 한편, 하류측의 분산 보상 광파이버(222)의 실효 단면적 A2가 비교적 작더라도, 분산 보상 광파이버(221)를 전파한 후에 분산 보상 광파이버(222)에 입력하는 신호광의 파워가 작게 되어 있기 때문에, 상기 분산 보상 광파이버(222)에 있어서도 비선형 광학 현상의 발생이 억제된다. 따라서, 전송 특성이 우수하게 된다.
도 4에는 라만 증폭을 조합한 광 전송로의 일례를 도시한다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 이 광 전송 시스템은 송신국(또는 중계국)(10)과 수신국(또는 중계국)(20)과의 사이에 광파이버 전송로(30a)가 부설되고, 송신국(10)으로부터 출력한 신호광은 광증폭기(21)(EDFA)로 증폭되어 전송된다. 그리고, 전송로(30a)의 신호광의 출구에는 분산 보상 파이버(211a, 222a)가 직렬로 접속되어 있다. 그리고, 상기 분산 보상 파이버(222a)의 출구측에는 광커플러가 설치되고, 상기 광커플러에는 상기 분산 보상 파이버(211a, 222a)에서, 라만 증폭을 야기하기 위한 파장 1.45마이크로미터의 여기광이 발생하는 여기광 레이저(25)가 접속되어 있다. 그리고, 분산 보상 파이버(211a)의 실효 단면적 Aeff는 분산 보상 파이버(222a)의 실효 단면적 Aeff보다 크게 되도록 분산 보상 파이버가, 접속되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 전송로의 분산을 보상하고, 또한 분산 보상 파이버의 손실을 효과적으로 보상하는 전송로가 실현된다.
전송 품질을 열화시키는 비선형 현상은 광파이버의 실효 단면적 Aeff가 클 수록 억제되고, 또한, 광파이버의 실효 단면적 Aeff가 작을 수록, 라만 증폭의 증폭 효율이 높게 된다. 그래서, 도 4에 도시하는, 상기 실시예에서는 신호광이, 실효 단면적 Aeff가 큰 분산 보상 파이버(211a)의 입구측으로부터 입력되고, 한편, 라만 증폭용의 파장 1.45 마이크로미터의 여기광이, 실효 단면적 Aeff가 작은 분산 보상 파이버(222a)의 출구측으로부터 입력되도록 구성하고 있다.
다음에, 본 실시예에 따른 분산 보상기(22)에서의 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)의 수납 형태에 관해서 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 분산 보상 광파이버(221)와 분산 보상 광파이버(222)는 광커넥터에 의해 접속되어도 되지만, 접속 손실이 작은 융착 접속에 의해 접속되는 것이 적합하다. 융착 접속하는 경우에는 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222) 각각의 단부의 피복을 제거하여, 각 글래스 파이버의 단면끼리를 맞대어 가열하여 융착 접속한다. 그러나, 이대로는 융착 접속부는 기계적 강도가 약하다. 그래서, 이하와 같이 융착 접속부를 처리한 뒤에 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)를 분산 보상기(22)에 수납하는 것이 적합하다.
도 5 및 도 6은 본 실시예에 따른 분산 보상기(22)의 수납 형태의 제 1 실시예의 설명도이다. 도 5는 융착 접속부(220) 부근의 단면도이고, 도 6은 보빈(223)에 감긴 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)의 사시도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 분산 보상 광파이버(221)의 단부에서 글래스 파이버(221a) 주위의 피복(221b)이 제거되어 있다. 또한, 분산 보상 광파이버(222)의 단부에서도 글래스 파이버(222a) 주위의 피복(222b)이 제거되어 있다. 그리고, 글래스 파이버(221a)의 단면과 글래스 파이버(222a)의 단면이 융착 접속되어 있다. 분산 보상 광파이버(221)와 분산 보상 광파이버(222)와의 융착 접속부(피복을 제거한 부분)(220)의 주위는 각 분산 보상 광파이버의 피복 직경과 대략 같은 피복 직경으로 수지 재료(224)에 의해 재피복되어 있다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 이 융착 접속부(220)는 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)와 함께 보빈(223)에 감겨 있다. 이와 같이 함으로써, 수지 재료(224)에 의해 융착 접속부(220)에 기계적 강도를 갖게 한 뒤에, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)를 콤팩트하게 수납할 수 있다. 또한, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222) 각각의 외경과 수지 재료(224)의 외경이 서로 대략 같기 때문에, 외경 불균일에 따르는 응력이 분산 보상 광파이버(221)나 분산 보상 광파이버(222)에 가해지는 일이 없기 때문에, 손실 증가를 억제할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 실시예에 따른 분산 보상기(22)의 수납 형태의 제 2 실시예의 설명도이다. 도 7은 융착 접속부(220) 부근의 단면도이고, 도 8은 보빈(223)에 감긴 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)의 단면도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 분산 보상 광파이버(221)의 단부에서 글래스 파이버(221a) 주위의 피복(221b)이 제거되어 있다. 또한, 분산 보상 광파이버(222)의 단부에서도 글래스 파이버(222a) 주위의 피복(222b)이 제거되어 있다. 그리고, 글래스 파이버(221a)의 단면과 글래스 파이버(222a)의 단면이 융착 접속되어 있다. 분산 보상 광파이버(221)와 분산 보상 광파이버(222)와의 융착 접속부(피복을 제거한 부분)(220)의 주위는 수지 재료(224)에 의해 재피복되어 있다. 또한, 융착 접속부(220)는 보강 수단으로서의 금속막대(225)가 첨가되어 있고, 상기 금속막대(225)와 함께 수축 튜브(226)내에 수납되어 있다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 이 융착 접속부(220)는 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)와 함께 보빈(223)에 감겨져 있다. 또한, 금속막대(225)가 첨가된 융착 접속부(220)는 보빈(223) 중 어느 하나의 부위(예를 들면 날밑의 내면 또는 외면)에 고정되어 있다. 이와 같이 함으로써, 금속막대(225)에 의해 융착 접속부(220)에 기계적 강도를 갖게 한 뒤에, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)를 콤팩트하게 수납할 수 있다. 특히, 융착 접속부(220)에 보강 수단으로서의 금속막대(225)가 첨가되어 있기 때문에 신뢰성이 높다.
도 9는 본 실시예에 따른 분산 보상기(22)의 수납 형태의 제 3 실시예의 설명도이다. 융착 접속부(220) 부근의 구조는 도 4에 도시한 것과 같지만, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)는 도 9에 도시하는 바와 같이, 보빈에 감기지 않고, 다발 상태로 되어 수납되어 있다. 이와 같이 함으로써, 융착 접속부(220)에 기계적 강도를 갖게 한 뒤에, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)를 콤팩트하게 수납할 수 있다. 또한, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222) 각각의 외경과 수지 재료(224)의 외경이 서로 대략 같기 때문에, 외경 불균일에 따르는 응력이 분산 보상 광파이버(221)나 분산 보상 광파이버(222)에 가해지는 일이 없기 때문에, 손실 증가를 억제할 수 있다.
또한, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)는 보빈에 감기지 않고, 실질적으로 접촉하는 동체부분을 갖지 않은 다발 상태로 수납되어 있기 때문에, 보빈의 몸통부분으로부터 응력이 가해지지 않기 때문에, 마이크로벤드로스 특성이 민감한 각 분산 보상 광파이버의 손실 증가를 억제할 수 있다. 또한, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)의 대환경 특성을 확보함에 있어서는 다발 상태로 된 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상광파이버(222)를 수지 재료로 충전하는 것도 적합하다.
또한, 도 6, 도 8 및 도 9 각각에 도시하는 바와 같이, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)를 코일형상으로 감을 때에는 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222) 중 분산 슬로프 보상율 η이 클수록, 권취 직경을 크게 하는 것이 적합하다. 일반적으로, 분산 슬로프 보상율 η이 클 수록, 분산 보상 광파이버가 굴곡하여 손실이 크다. 그래서, 이와 같이 분산 슬로프 보상율 η이 큰 분산 보상 광파이버의 굴곡 직경을 크게 함으로써, 분산 보상 광파이버(221) 및 분산 보상 광파이버(222)를 코일형상으로 감는 것에 따르는 손실증가를 억제할 수 있다.
또한, 분산 보상 광파이버(221)의 글래스 파이버(221a) 및 분산 보상 광파이버(222)의 글래스 파이버(222a) 각각의 표면은 카본 재료 등에 의해 하메틱코팅이 실시되어 있는 것이 적합하다. 이와 같이 함으로써, 작은 굴곡 직경으로 코일형상으로 감겨 수납되는 것에 대한 대피로 특성의 개선이 도모된다. 또한, 주위의 수지 재료로부터 발생하는 수소 가스가 글래스 파이버(221a, 222a)에 침입하는 것을 방지할 수 있어, 전송 손실의 증가를 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 여러가지의 변형이 가능하 다. 상기 실시예에서는 분산 보상기는 2개의 분산 보상 광파이버가 접속되어 구성되었지만, 3개 이상의 분산 보상 광파이버가 접속되어 구성되어도 된다. 일반적으로 N(N≥2)개의 분산 보상 광파이버가 접속되어 분산 보상기가 구성되는 경우에는 N개의 분산 보상 광파이버 각각의 분산 슬로프 보상율이 60% 이상이고, N개의 분산 보상 광파이버 중 어느 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 80% 이상이고, 다른 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 60% 내지 100%의 범위에 있다. 또한, N개의 분산 보상 광파이버 전체의 평균 분산 슬로프 보상율이 80% 내지 120%인 것이 적합하다. 또한, N개의 분산 보상 광파이버는 실효 단면적의 크기의 순서로 접속되어 있는 것이 적합하다.
또한, 상기 실시예에서는 분산을 보상해야 할 전송로의 종류로서, 파장 1.3 마이크론대에서, 파장 분산이 제로가 되는 싱글 모드 파이버(SMF)를 예로 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 분산 보상기 및 광 전송 시스템에서는 상기 싱글 모드 파이버(SMF)에 추가하여, 1.55 마이크론대에서, 이상 분산을 구비한 모든 광파이버에도 적용 가능하다.
이러한 1.55 마이크론대에서 이상 분산을 구비한 광파이버에 적용할 때에는 상기 각 수식에서의 「DSMF」 및 「SSMF」를 적용하는 전송로의 상당하는 특성치로 치환하면, 마찬가지의 설명을 적용할 수 있다. 구체적으로는, 상기 1.55 마이크론대의 광파이버로서는 파장 1.55 마이크론대의 분산치가 +2 내지 +10ps/km/mm, 분산 슬로프가 +O.O3 내지 +O.1ps/km/nm2의 범위인 넌제로 분산 시프트 파이버(NZ-DSF) 를, 일례로서 들 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 사용하는 신호광의 파장이, 전부 파장 1.55 마이크론대인 것으로 하여 설명하고 있지만, 신호광의 파장 대역에서는 소위 1600nm 대(소위 L-band) 또는 1.45 마이크론대(S-band)의 신호광이어도 마찬가지로 적용 가능하고, 각 파장대에서 이상 분산을 갖는 광 전송 시스템에 있어서도, 본 발명의 분산 보상기, 광 전송 시스템은 충분한 효과를 갖는다.
이상, 상세하게 설명한 대로, 본 발명에 따른 분산 보상기는 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프를 보상하는 분산 보상기로서, 소정 파장에서의 광파이버 전송로에 대한 분산 슬로프 보상율이 각각 60% 이상인 복수의 분산 보상 광파이버가 접속되어 있고, 복수의 분산 보상 광파이버 중 어느 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 80% 이상이고, 복수의 분산 보상 광파이버 중 다른 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 60% 내지 100%의 범위에 있다. 상기 분산 보상기의 평균 분산 슬로프 보상율은 복수의 분산 보상 광파이버 각각의 길이의 비를 적절히 설정함으로써, 100% 부근의 값으로 할 수 있다. 따라서, 분산 보상기는 광파이버 전송로의 길이에 따라서 복수의 분산 보상 광파이버 각각의 길이를 적절히 설정함으로써, 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프의 쌍방을 충분히 보상할 수 있다. 또한, 실제로 제조되는 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η이 불균일하여도, 제조 후에 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율 η을 측정하여, 이 측정 결과에 의거하여 상기한 바와 같이 복수의 분산 보상 광파 이버를 접속하여 분산 보상기를 구성하기 때문에, 제조된 분산 보상 광파이버를 효율성 있게 사용할 수 있어, 분산 보상기가 염가인 것으로 된다.
또한, 복수의 분산 보상 광파이버 전체의 평균 분산 슬로프 보상율이 80% 이상인 경우에는 분산 보상기는 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프의 쌍방을 충분히 보상할 수 있다. 또한, 복수의 분산 보상 광파이버가 실효 단면적 크기의 순서로 접속되어 있는 경우에는 큰 파워의 신호광은 실효 단면적이 비교적 큰 분산 보상 광파이버를 전파하게 되기 때문에, 비선형 광학 현상의 발생을 억제할 수 있어, 전송 특성이 우수하게 된다.
또한, 복수의 분산 보상 광파이버 중 서로 종속 접속된 제 1 분산 보상 광파이버와 제 2 분산 보상 광파이버가 융착 접속되어 있는 경우에는 제 1 분산 보상 광파이버와 제 2 분산 보상 광파이버의 접속 손실이 작다. 이 경우에 있어서, 제 1 분산 보상 광파이버와 제 2 분산 보상 광파이버와의 융착 접속부는 제 1 및 제 2 분산 보상 광파이버 각각의 피복 직경과 대략 같은 피복 직경으로 수지 재료에 의해 재피복되어 있고, 제 1 및 제 2 분산 보상 광파이버와 함께 보빈에 감겨 있는 것이 적합하다. 또한, 제 1 분산 보상 광파이버와 제 2 분산 보상 광파이버와의 융착 접속부는 수지 재료에 의해 재피복되고, 보강 수단에 의해 고정되어 있는 것이 적합하다. 또한, 복수의 분산 보상 광파이버는 실질적으로 접촉하는 동체부분을 갖지 않은 다발 상태로 수납되어 있는 것도 적합하다. 이들 중 어느 경우에도, 융착 접속부의 기계적 강도를 확보함과 동시에 전송 손실의 증가를 억제한 뒤에, 복수의 분산 보상 광파이버 각각을 콤팩트하게 수납할 수 있다.
본 발명에 따른 광 전송 시스템에 의하면, 분산 보상기에 의해 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프가 보상되어, 광파이버 전송로및 분산 보상기의 평균 파장 분산 및 평균 분산 슬로프 각각의 절대치가 모두 저감된 것으로 된다. 따라서, 상기 광 전송 시스템은 광대역 WDM 전송이나 고비트율의 광 전송을 행할 수 있다. 또한, 분산 보상기의 복수의 분산 보상 광파이버가 실효 단면적 크기의 순서로 접속되어 있고, 실효 단면적이 큰 분산 보상 광파이버의 측에서 신호광을 입력하는 경우에는 분산 보상기에서 비선형 광학 현상의 발생을 억제할 수 있어, 전송 특성이 우수하게 된다.

Claims (12)

  1. 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프를 보상하는 분산 보상기로서,
    소정 파장에서의 상기 광파이버 전송로에 대한 분산 슬로프 보상율이 각각 60% 이상인 복수의 분산 보상 광파이버가 접속되어 있고,
    상기 복수의 분산 보상 광파이버 중 어느 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 80% 이상이고,
    상기 복수의 분산 보상 광파이버 중 다른 하나의 분산 보상 광파이버의 분산 슬로프 보상율이 60% 내지 100%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 분산 보상기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 분산 보상 광파이버 전체의 평균 분산 슬로프 보상율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는, 분산 보상기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 분산 보상 광파이버가 실효 단면적 크기의 순서로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 분산 보상기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 분산 보상 광파이버 중 서로 종속 접속된 제 1 분산 보상 광파이버와 제 2 분산 보상 광파이버가 융착(融着) 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 분산 보상기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 분산 보상 광파이버와 상기 제 2 분산 보상 광파이버와의 융착 접속부는 상기 제 1 및 상기 제 2 분산 보상 광파이버 각각의 피복 직경과 대략 같은 피복 직경으로 수지 재료에 의해 재피복되어 있고, 상기 제 1 및 상기 제 2 분산 보상 광파이버와 함께 보빈에 감겨져 있는 것을 특징으로 하는, 분산 보상기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 분산 보상 광파이버와 상기 제 2 분산 보상 광파이버와의 융착 접속부는 수지 재료에 의해 재피복되고, 보강 수단에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 분산 보상기.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 분산 보상 광파이버는 실질적으로 접촉하는 동체부분을 갖지 않은 다발 형태로 수납되어 있는 것을 특징으로 하는, 분산 보상기.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 분산 보상 파이버가 분산 슬로프 보상율 크기의 순서로 접속되어 있는 것을 특징으로 하고 있는, 분산 보상기.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 분산 보상 파이버가 분산 슬로프 보상율의 순서로 접속되고, 그 실효 단면적이 크고 또한 분산 슬로프 보상율이 작은 분산 보상 광파이버의 측에서 신호광이 입력되는 것을 특징으로 하는, 분산 보상기.
  10. 신호광을 전송하는 광파이버 전송로와,
    상기 광파이버 전송로의 파장 분산 및 분산 슬로프를 보상하는 복수의 분산 보상 광파이버가 접속된 청구항 제 1 항에 기재된 분산 보상기를 구비하는 것을 특징으로 하는, 광 전송 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 분산 보상 광파이버가 실효 단면적 크기의 순서로 접속되어 있고, 실효 단면적이 큰 분산 보상 광파이버의 측으로부터 신호광을 입력하는 것을 특징으로 하는, 광 전송 시스템.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 분산 보상 광파이버가 실효 단면적 크기의 순서로 접속되어 있고, 실효 단면적이 큰 분산 보상 광파이버의 측으로부터 신호광이 입력되고, 또한 실효 단면적이 작은 분산 보상 파이버측으로부터 여기광이 입력되도록 구성되고, 상기 여기광은 분산 보상 광파이버 중에서 라만 증폭을 발생시키는 것을 특징으로 하는, 광 전송 시스템.
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