KR100668184B1 - 낮은 총 분산 기울기를 갖는 유효 면적이 큰 섬유 - Google Patents

낮은 총 분산 기울기를 갖는 유효 면적이 큰 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상대적으로 큰 유효 면적 및 적절한 밴드 저항을 갖는 단일 모드 광 도파관 섬유에 관한 것이다. 도파관 섬유는 중심 세그먼트(30) 및 중심 세그먼트를 둘러싼 적어도 하나의 고리 모양의 세그먼트(32, 34, 36)를 갖는 세그먼트된 코어인 것이 특징이다. 적어도 하나의 세그먼트는 기준 굴절률이 클래딩의 굴절률인 곳에서 음의 상대 굴절률을 갖는다. 상기 섬유의 총 분산은 약 1500 ㎚ 이상의 파장에 대해 양수이고, 전형적으로 분산 기울기는 약 0.08 ps/㎚2-㎞보다 작으며, 핀 어레이 밴드 테스트 하에서 야기된 감쇠는 5 dB/㎞보다 작다.
유효 면적, 상대 굴절률, 분산, 세그먼트, 단일 모드 광 도파관 섬유

Description

낮은 총 분산 기울기를 갖는 유효 면적이 큰 섬유{LARGE EFFECTIVE AREA FIBER HAVING A LOW TOTAL DISPERSION SLOPE}
본 출원은 1999년 4월 28일에 출원된 미국 예비특허출원 제 60/131,388호에 의거하여 우선권 주장한다.
본 발명은 원격 통신 시스템에서 사용하기 위한 단일 모드 광 도파관 섬유에 관한 것이다. 특히, 도파관 섬유가 비선형 분산 특성을 줄이고, 동작 파장의 확장된 윈도우를 제공하는 것에 관한 것이다.
유효 면적이 큰 도파관은 비선형 광학 특성을 감소시키되, 비선형 광학 특성은 자기 위상 변조, 4개의 파장 혼합, 혼합 위상 변조, 및 비선형 산란을 포함하며, 이러한 것 모두는 고전력 시스템에서 신호의 감쇠를 일으킬 수 있다. 일반적으로, 소정된 범위내에서 다른 섬유 특성을 유지하는 동안, 세그먼트된 코어를 갖는 도파관 섬유는 큰 유효 면적을 제공할 수 있다. 굴절률 프로파일, 상대 굴절률, 및 반경에 의해 각각 특성화된 다수개의 세그먼트를 갖는 코어는 소정된 기능 특성의 광범위한 목록을 만족시키기에 충분한 유연성 있는 설계를 갖는다.
미국 특허 제 5,781,684에서는 큰 유효 면적을 갖는 세그먼트된 코어 도파관 섬유에 관해 기술되어 있다. 그 도파관 섬유의 세그먼트된 코어의 특징은 적어도 하나의 세그먼트가 음의 상대 굴절률을 갖는 것이다.
본 명세서는 유일한 세트의 기능 특성을 제공하는 세그먼트된 코어 도파관 섬유에 관해 기술하고, 적어도 하나의 세그먼트는 음의 상대 굴절률를 갖는다.
{정의}
하기 정의는 본 분야의 통상적 용어이다.
- 코어의 세그먼트 반지름은 세그먼트가 이루어진 물질의 굴절률에 의하여 정의된다. 각각의 세그먼트는 제1굴절률 포인트 및 최종 굴절률 포인트를 갖는다. 상기 세그먼트의 제1포인트가 중심선상에 존재하면, 중심 세그먼트의 내부 반지름은 0값을 갖는다. 상기 중심 세그먼트의 외부 반지름은 도파관 중심선에서 중심 세그먼트 굴절률의 최종 포인트까지 그려지는 반지름이 된다. 중심선에서 떨어져 있는 제1포인트를 갖는 세그먼트에 대하여, 도파관 중심선에서 제1굴절률 포인트의 위치까지가 세그먼트의 내부 반지름이다. 마찬가지로, 상기 도파관 중심선에서 상기 세그먼트의 최종 굴절률 포인트까지가 상기 세그먼트의 외부 반지름이 된다.
상기 세그먼트 반지름은 여러 방법으로 적절하게 정의 될 것이다. 본 명세서에서 반지름은 하기 상세 도시된 도면에 의해 정의된다.
세그먼트 반지름과 굴절률의 상기 정의는 본 발명에서 어떠한 제한 없이 굴절률 프로파일을 도시하기 위해 사용된다. 모델의 계산을 실행함에 있어서, 상기 정의는 일관되게 사용되어야 하기 때문에 여기에 정의로써 기재한다. 하기 표에 도시된 모델 계산은 도면에 표시 및 상세 설명에 기술된 기하학적인 정의를 사용하여 작성된 것이다.
- 상기 유효 면적은 통상적으로 다음과 같이 정의된다.
Aeff = 2Π(∫E2rdr)2/(∫E4rdr), 여기서, 적분 범위는 0부터 ∽까지이고, E는 전파된 빛에 관련된 전기장이다. 유효 직경, Deff는 다음과 같이 정의된다.
Aeff = Π(Deff/2)2.
- 세그먼트의 상대 굴절률, △%는 다음 방정식으로 정의된다.
△% = 100 X (ni-nc)/nc이고, 여기서 ni는 i로 표시된 굴절률 프로파일 세그먼트의 최대 굴절률이고, 기준 굴절률 nc는 클래드 층의 최소 굴절률이다. 세그먼트에서 모든 포인트는 관련된 상대 굴절률을 갖는다. 상기 최대 상대 굴절률은 통상적으로 잘 알려진 형태를 갖은 세그먼트를 특성화시키기 위해 사용된다.
- 굴절률 프로파일(refractive index profile or index profile)이라는 용어는 △% 또는 굴절률과 상기 코어의 선택된 세그먼트 상의 반지름 사이의 관계이다. 상기 알파 프로파일이라는 용어는 다음 방정식에 의해 표현될 수 있는 굴절률 프로파일에 관한 것이다.
n(r) = n0(1-△[r/a]α), 여기서 r은 코어 반지름이고, △는 상기 정의와 같으며, a는 상기 프로파일 세그먼트의 최종 포인트이고, α-프로파일의 제1포인트에서 r 값은 상기 프로파일 세그먼트의 제1포인트의 위치에 따라 선택되며, α는 상 기 프로파일 형태를 정의하는 지수이다. 그 밖의 다른 굴절률 프로파일은 스텝 굴절률, 사다리꼴 굴절률, 및 원형 스텝 굴절률을 포함하고, 상기 원형은 일반적으로 빠른 굴절률 변화 과정에서 도펀트 확산에 의해 발생된다.
- 총 분산은 도파관 분산과 원료 분산의 대수 합으로 정의된다. 때로 총 분산은 본 기술분야에서 색채 분산으로 불리운다. 상기 총 분산의 단위는 ps/㎚-㎞이다.
- 상기 도파관 섬유의 밴드 저항은 규정된 테스트 조건하에서 유도된 감쇠로써 표현된다. 여기 언급된 밴드 테스트는 도파관 섬유의 상대 저항을 밴딩에 비유하는데 사용되는 핀 어레이 밴드 테스트이다. 이러한 테스트를 수행하기 위해, 감쇠 손실은 필수적으로 유도된 밴딩 손실 없이 도파관 섬유를 위해 측정된다. 그리고 상기 도파관 섬유는 상기 핀 어레이를 통해 서펜타인(serpentine) 모양의 경로를 지나가고, 다시 감쇠가 측정된다. 상기 밴딩에 의해 유도된 손실은 2개의 측정된 감쇠 값 사이에서 차이를 갖는다. 상기 핀 어레이는 단일 열에 정렬된 10개의 실린더 형상의 핀의 한 세트이고, 평평한 표면에 수직 포인트에 고정된다. 상기 핀 공간은 중심에서 중심까지 5 ㎜이다. 상기 핀의 직경은 0.67 ㎜이다. 테스트 과정 동안, 충분한 텐션이 적용되어 상기 서펜타인 웨이브된 도파관 섬유가 섬유와 핀 사이의 접촉 부분에서 상기 핀 표면의 일부에 맞도록 해준다.
여기에 언급된 또 다른 밴드 테스트는 래터럴 로드 테스트이다. 이러한 테스트에서 규정된 길이의 도파관 섬유는 두 평평한 플레이트 사이로 놓여진다. #70 전선 망은 상기 플레이트 중 하나에 부착된다. 통상적인 길이의 도파관 섬유는 상기 플레이트 사이에 끼워지고, 기본 감쇠는 상기 플레이트가 30 뉴턴의 힘으로 함께 압축되는 동안 측정된다. 그리고 나서 70 뉴턴의 힘이 상기 플레이트에 적용되고, dB/m단위로 감쇠에서의 증가분이 측정된다. 이러한 감쇠에서의 증가는 상기 도파관의 래터럴 로드 감쇠이다.
{요약}
본 발명은 세그먼트된 코어를 갖는 단일 모드 광 도파관 섬유에 관한 것이다. 각각의 세그먼트는 굴절률 프로파일, 상대 굴절률 퍼센트, 및 내부 반경과 외부 반경에 의해 기술된다. 적어도 하나의 세그먼트는 음의 상대 굴절률 퍼센트를 갖는다. 상기 굴절률 프로파일, 상대 굴절률, 및 세그먼트의 반경은 약 70 ㎛2보다 큰 유효 면적 Aeff, 약 0.09 ps/㎚2-㎞보다 작은 총 분산 기울기, 및 약 1500 ㎚보다 큰 파장의 신호를 위한 양의 총 분산을 갖는 단일 모드 광 도파관 섬유를 제공하도록 선택된다.
바람직한 실시예에서, 상기 총 분산 기울기는 약 0.08 ps/㎚2-㎞보다 작다. 또한, 약 12.0 dB/㎞보다 작고 바람직하게는 약 8.0 dB/㎞보다 작은 핀 어레이 테스트에서 밴드 유도 손실을 유지하는 동안, 실시예는 이러한 더 낮은 분산 기울기를 갖는다. 비교하기 위하여, 약 12.0 dB/㎞의 핀 어레이 밴드 손실은 약 70 ㎛2의 유효 면적을 갖는 전형적인 스텝 인덱스 단일 모드 섬유의 특성을 나타내고 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 핀 어레이 유도 손실은 약 5.0 dB/㎞보다 작다. 또한, 약 1.2 dB/㎞보다 작고 바람직하게는 약 0.6 dB/㎞보다 작은 래터럴 로 드 밴딩에 의해 유도된 손실을 갖는 실시예가 도시되어 기술된다.
이하, 첨부 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 각 참조번호는 그 번호가 언급된 도면을 통해 사용된다. 본 발명의 세그먼트된 코어 굴절률 프로파일의 바람직한 실시예는 각 도면에 도시되어 있다.
도 1은 중심 세그먼트에서 음의 상대 굴절률 및 2개의 세그먼트 코어를 갖는 도파관 섬유 굴절률 프로파일의 예이고,
도 2는 중심 세그먼트 및 제2고리 모양의 세그먼트에서 음의 상대 굴절률 및 3개의 세그먼트 코어를 갖는 도파관 섬유 굴절률 프로파일의 예이며,
도 3은 중심 세그먼트 및 제2고리 모양의 세그먼트에서 음의 상대 굴절률 및 4개의 세그먼트 코어를 갖는 도파관 섬유 굴절률 프로파일의 예이고,
도 4는 제1고리 모양의 세그먼트 및 제3고리 모양의 세그먼트에서 음의 상대 굴절률 및 4개의 세그먼트 코어를 갖는 도파관 섬유 굴절률 프로파일의 예이며,
도 5는 제3고리 모양의 세그먼트에서 음의 상대 굴절률 및 4개의 세그먼트 코어를 갖는 도파관 섬유 굴절률 프로파일의 예이고,
도 6은 제3고리 모양의 세그먼트에서 음의 상대 굴절률 및 4개의 세그먼트 코어를 갖는 도파관 섬유 굴절률 프로파일의 예이며,
도 7은 제1고리 모양의 세그먼트에서 음의 상대 굴절률 및 3개의 세그먼트 코어를 갖는 도파관 섬유 굴절률 프로파일의 예이다.
본 발명의 추가적인 특징과 이점이 하기된 상세한 설명에 개시되어 있으며, 당업자는 명세서로부터 그 일부를 알 수 있거나, 첨부도면과 아울러 청구범위 및 명세서에 개시된 바에 따라 본 발명을 실시함으로써 본 발명을 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
전술한 개략적인 설명과 하기된 상세한 설명은 단지 본 발명을 설명하기 위한 것으로서, 청구된 본 발명의 특성과 특징을 이해할 수 있도록 하기 위한 기초를 제공한다. 첨부도면은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 명세서의 일부를 구성한다. 상기 도면은 다양한 실시예를 도시한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명의 작동과 원리를 설명한다.
여기 기술된 세그먼트된 코어 광 도파관 섬유는 중심 세그먼트 및 중심 세그먼트와 접하여 둘러싼 적어도 하나의 고리 모양의 세그먼트를 갖는다. 적어도 하나의 세그먼트는 음의 상대 굴절률을 갖는다. 이러한 세그먼트된 코어 도파관 섬유는 섬유에서 전파하는 신호의 비선형 분산을 제거하거나 줄이기 위해 약 70 ㎛2보다 큰 유효 면적을 갖는다. 이때, 총 분산 기울기는 광범위한 파장 범위에서 낮다. 일반적으로 여기 도시된 예는 약 0.09 ps/㎚2-㎞보다 작은 총 분산 기울기를 갖는다. 또한, 핀 어레이 밴딩 및 래터럴 로드 밴딩에 의해 유도된 손실은 각각 약 12 dB/㎞ 및 1.2 dB/㎞ 이하로 유지된다. 임의의 실시예를 도시한 다음 표는 각각 약 8 dB/㎞ 및 0.6 dB/㎞보다 작은 핀 어레이 및 래터럴 로드 밴드 손실을 갖는다. 심지어 더 낮은 밴딩 유도 손실이 하기 예에서 도시된다.
도 1은 2개의 세그먼트를 포함하는 코어를 갖는 실시예를 도시한다. 중심 세그먼트(2)는 약 -0.4%의 음의 상대 굴절률 △0%을 갖는다. 상기 둘러싸는 고리 모양의 세그먼트(4)는 약 1의 α를 갖는 α-프로파일이며, 약 1.2의 상대 굴절률 △1%을 갖는다. 중심 세그먼트(2)의 외부 반경(8) r0은 약 1.75 ㎛이다. 또한, 반경(8) r0은 제1고리 모양의 세그먼트의 내부 반경이다. 이러한 규정은 모든 도면에서 일관되게 사용될 것이다. 상기 반경(8)은 중심 세그먼트 및 제1고리 모양의 세그먼트의 교차점으로써 정의된다. 이러한 경우에서, 상기 교차점은 상대 굴절률이 증가하기 시작하는 제1포인트이다. 제1고리 모양의 세그먼트(4)의 외부 반경(10) r1은 약 4.75 ㎛이며, 수평축과 굴절률 프로파일(6)의 추정된 하강 부분의 교차점으로써 정의되고, 굴절률 프로파일의 가장 낮거나 가장 높은 음의 포인트 또는 다수개의 포인트에 의한 축으로써 정의된다. 컴퓨터 모델을 사용하여 계산된 도 1의 도파관 섬유의 특성은 표 1에 나타난다.
제로-분산 파장(㎚) 1497.5
분산 기울기(ps/㎚2-㎞) 0.0876
모드 필드 직경(㎛) 7.69
유효 면적(㎛2) 79.3
케이블 컷오프 파장(㎚) 1280
핀 어레이 밴딩 손실(dB/㎞) 0.0
래터럴 로드 밴딩 손실(dB/㎞) 0.08
이러한 예에서, 유효 면적은 거의 80 ㎛2이고, 핀 어레이 밴드 손실 및 래터럴 로드 밴드 손실은 미세하다. 우수한 수행력에 더하여, 본 설계의 이점은 그것의 단순함이다.
도 1의 프로파일은 표 1에 도시된 것과 유사한 수행력을 나타내는 프로파일 그룹의 부재이다. 실질적으로 유사한 기능의 매개변수를 갖는 도 1에 맞는 굴절률 프로파일 그룹은 중심 세그먼트(2) △0%를 위해 약 -0.05% 내지 -0.8%의 범위, 제1고리 모양의 세그먼트(4) △1%를 위해 약 0.8% 내지 1.5%의 범위에서 각각 상대 굴절률을 갖는다. 상기 그룹에 상응하는 반경은 각각 반경(8) r0을 위해 약 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛의 범위, 반경(10) r1을 위해 약 3.5 ㎛ 내지 5.5 ㎛의 범위에 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 도 2에 도시된다. 이러한 예에서, 중심 세그먼트(2) 및 제2고리 모양의 세그먼트(12)는 각각 약 -0.1%의 음의 상대 굴절률 △0% 및 △2%를 갖는다. 상기 제1고리 모양의 세그먼트(4)는 약 1.4%의 상대 굴절률 △1%을 갖는다. 제1세그먼트(2)의 반경은 약 2 ㎛이다. 제1고리 모양의 세그먼트의 외부 반경은 약 4.5 ㎛이다. 하나 이상의 고리 모양의 세그먼트를 갖는 그러한 프로파일에 대해, 가장 외부의 고리 모양의 세그먼트는 섬유 중심선에서 세그먼트의 기하학적 중심까지 그려진 반경(14)으로 정해진다. 상기 기하학적 중심은 수직선(18)과 수직선(20) 사이의 거리(16)를 반으로 나눔으로써 결정되며, 상기 수직선(18, 20)은 가장 외부의 고리 모양의 세그먼트를 경계 짓는 굴절률 프로파일의 상대 굴절률 포인트 크기의 반으로 그려진다. 크기는 전술된 바와 같이 가장 낮거나 가장 높은 음수 △%에 의해 정의된 수평선으로부터 측정된다. 상기 길이(16)는 제2고리 모양의 세그먼트의 폭 w2 이다. 표 2는 도 2의 굴절률 프로파일의 계산된 특성을 도시한다.
제로-분산 파장(㎚) 1490.1
분산 기울기(ps/㎚2-㎞) 0.0788
모드 필드 직경(㎛) 8.0
유효 면적(㎛2) 76.6
케이블 컷오프 파장(㎚) 1200
핀 어레이 밴딩 손실(dB/㎞) 0.2
래터럴 로드 밴딩 손실(dB/㎞) 0.101
전술된 바와 같이, 도 2에 따라 제조된 굴절률 프로파일의 그룹은 표 2에 도시된 바와 실질적으로 동일한 특성을 갖는다. 도 2에 따라 제조된 상기 그룹을 위한 상대 굴절률 범위 및 반경 범위는 약 -0.05% 내지 -0.2%의 범위에서 △0%, 약 1.3% 내지 1.5%의 범위에서 △1%, 약 -0.05% 내지 -0.2%의 범위에서 △2%이고, 약 1 ㎛ 내지 3 ㎛의 범위에서 반경(8) r0, 약 4 ㎛ 내지 6 ㎛의 범위에서 제1고리 모양의 세그먼트의 외부 반경(10) r1, 약 11.5 ㎛ 내지 12.5 ㎛의 범위에서 제2고리 모양의 세그먼트의 중심 반경(14) r2, 및 약 15 ㎛ 내지 17 ㎛의 범위에서 제2고리 모양의 세그먼트의 폭(16) w2 이다.
도 3에 도시된 실시예는 중심 세그먼트(2)를 둘러싼 3개의 고리 모양의 세그먼트(4, 12, 및 28)를 포함한다. 각각의 상대 굴절률은 △1% > △3% > △2 % ≥△0% 와 같이 동일하지 않다. 이러한 굴절률 프로파일은 전술된 바와 같이 중심선에서 상대 굴절률이 증가하기 시작하는 포인트까지 그려진 반경(8) r0를 갖는 제1세그먼트(2)에 의해 묘사된다. 또한, 제1고리 모양의 세그먼트의 외부 반경(10) r1은 수평축과 제1고리 모양의 세그먼트 프로파일의 하강 부분을 추정한 것의 교차점이다. 상기 수평축은 전술된 바와 같다. 제2고리 모양의 세그먼트의 외부 반경(22)은 섬유 중심선에서 제3고리 모양의 세그먼트(28)의 상승 부분의 최대 상대 굴절률의 절반 포인트에서 그려진 수직선까지로 측정된다. 상기 최대의 절반 포인트는 언급된 바와 같이 클래드 층, 즉 △% = 0을 사용함으로써 결정된다. 예를 들면, 도 3에서, 제3고리 모양의 세그먼트(28)는 약 0.4%의 상대 굴절률 △3%을 갖고, 따라서, 클래드 층의 △% = 0에 비례한다. 상기 △3% 크기는 약 0.4%이다. 그리고, 수직선(29)은 0.2% 포인트로부터 그려지고, 이는 △3%의 최대 크기의 반이다. 제3, 즉 최종 고리 모양의 세그먼트(28)는 중심 반경(24) r3를 갖는다. 상기 제3고리 모양의 세그먼트의 폭(26)은 w3 이다.
표 3은 도 3에 따라 제조된 도파관 섬유의 매개변수를 도시한다. 굴절률 프로파일은 약 -0.1%의 △0%, 약 0.95%의 △1%, 약 -0.1%의 △2%, 및 약 0.4%의 △3%를 갖는다. 각각의 반경은 약 1 ㎛의 r0, 약 4 ㎛의 r1, 약 6.3 ㎛의 r2, 약 7 ㎛의 r3, 및 약 1.6 ㎛의 w3 를 갖는다.
제로-분산 파장(㎚) 1499
분산 기울기(ps/㎚2-㎞) 0.073
모드 필드 직경(㎛) 9.06
유효 면적(㎛2) 73.0
케이블 컷오프 파장(㎚) 1155
핀 어레이 밴딩 손실(dB/㎞) 4.4
래터럴 로드 밴딩 손실(dB/㎞) 0.328
표 3에 도시된 바와 실질적으로 동일한 섬유 매개변수를 제공하는 도 3에 따른 프로파일 그룹은 각각 약 -0.05% 내지 -0.2%의 범위에서 상대 굴절률 △0%, 약 0.85% 내지 1.15%의 범위에서 상대 굴절률 △1%, 약 -0.05% 내지 -0.2%의 범위에서 상대 굴절률 △2%, 및 약 0.3% 내지 0.5%의 범위에서 상대 굴절률 △3%을 갖는다. 각각의 반경 치수는 약 0.05 ㎛ 내지 1.5 ㎛의 범위에서 r0, 약 3 ㎛ 내지 5 ㎛의 범위에서 제1고리 모양의 세그먼트의 외부 반경 r1, 약 5.5 ㎛ 내지 7.0 ㎛의 범위에서 제2고리 모양의 세그먼트의 외부 반경, 약 6.25 ㎛ 내지 8.25 ㎛의 범위에서 제3고리 모양의 세그먼트의 중심 반경, 및 약 1.5 ㎛ 내지 2.5 ㎛의 범위에서 제3고리 모양의 세그먼트의 폭 w3 이다.
도 4에 도시된 본 발명의 실시예는 3개의 고리 모양의 세그먼트 및 각각의 상대 굴절률(30, 32, 34, 및 36)을 갖고, 상기 각각의 상대 굴절률은 △0% > △2% > △1% > △3% 와 같이 동일하지 않다. 2개의 고리 모양의 세그먼트는 음의 상대 굴절률을 갖는다. 일반적으로 도펀트 확산에 의해 야기된 중심선 요(凹)부(48)는 예형 침전 단계에서 제거될 수 있다. 그러나, 이는 모델 계산 및 도파관 섬유의 제조 상 에서 확산을 적절하게 보상하게 된다. 전형적으로 요부(48)는 도파관 섬유 수행에 크게 영향을 주지 않고, △0%를 조절함으로써 보상될 수 있다. 중심 세그먼트 및 3개의 고리 모양의 세그먼트의 상대 굴절률은 약 0.55%의 중심 세그먼트(30) △0%, 약 -0.08%의 제1고리 모양의 세그먼트(32) △1%, 약 0.2%의 제2고리 모양의 세그먼트(34) △2%, 및 약 -0.1%의 제3고리 모양의 세그먼트(36) △3% 이다. 도 1 내지 도 3에 도시되고 도 4에 언급된 규정을 사용함으로써, 각각의 반경은 약 4.5 ㎛의 외부 반경(38) r0, 약 7 ㎛의 외부 반경(40) r1, 약 9.5 ㎛의 외부 반경(42) r2 , 약 15 ㎛의 중심 반경(44) r3, 및 약 10.5 ㎛의 제3고리 모양의 세그먼트 폭(46) w3 이다. 도 4의 프로파일에 따라 제조된 섬유의 특성은 표 4에 도시된다.
제로-분산 파장(㎚) 1496.0
분산 기울기(ps/㎚2-㎞) 0.0778
모드 필드 직경(㎛) 9.78
유효 면적(㎛2) 73.0
케이블 컷오프 파장(㎚) 1230
핀 어레이 밴딩 손실(dB/㎞) 4.2
래터럴 로드 밴딩 손실(dB/㎞) 0.562
표 4에 도시된 바와 실질적으로 동일한 섬유 매개변수를 제공하는 도 4에 따른 프로파일 그룹은 각각 약 0.5% 내지 0.6%의 범위에서 상대 굴절률 △0%, 약 -0.02% 내지 -0.08%의 범위에서 상대 굴절률 △1%, 약 0.15% 내지 0.25%의 범위에서 상대 굴절률 △2%, 및 약 -0.07% 내지 -0.15%의 범위에서 상대 굴절률 △3%을 갖는 다. 각각의 반경 치수는 약 4.0 ㎛ 내지 5.5 ㎛의 범위에서 r0, 약 6.0 ㎛ 내지 7.0 ㎛의 범위에서 제1고리 모양의 세그먼트의 외부 반경 r1, 약 8.5 ㎛ 내지 10.0 ㎛의 범위에서 제2고리 모양의 세그먼트의 외부 반경 r2, 약 13.5 ㎛ 내지 16.0 ㎛의 범위에서 제3고리 모양의 세그먼트의 중심 반경 r3, 및 약 9.5 ㎛ 내지 11.5 ㎛의 범위에서 제3고리 모양의 세그먼트의 폭 w3 이다.
또 다른 실시예는 도 5에 도시된다. 코어 세그먼트 및 반경 수의 매김은 도 4에 도시된 바와 동일하고, 따라서 되풀이 하진 않을 것이다. 상대 굴절률은 △0% > △1% > △2% > △3% 와 같이 동일하지 않다. 3개의 고리 모양의 세그먼트는 음의 상대 굴절률을 갖는다. 도 5에 따라 제조된 섬유의 매개변수는 표 5에 도시된다. 각각의 상대 굴절률은 약 0.82%의 △0%, 약 0.1%의 △1%, 약 0의 △2%, 및 약 -0.1%의 △3% 이다.
제로-분산 파장(㎚) 1484.2
분산 기울기(ps/㎚2-㎞) 0.0753
모드 필드 직경(㎛) 10.0
유효 면적(㎛2) 74.1
케이블 컷오프 파장(㎚) 1260
핀 어레이 밴딩 손실(dB/㎞) 4.1
래터럴 로드 밴딩 손실(dB/㎞) 0.458
표 5에 도시된 바와 실질적으로 동일한 섬유 매개변수를 제공하는 도 5에 따른 프로파일 그룹은 각각 약 0.7% 내지 0.9%의 범위에서 상대 굴절률 △0%, 약 0.05% 내지 0.15%의 범위에서 상대 굴절률 △1%, 약 0 내지 0.10%의 범위에서 상대 굴절률 △2%, 및 약 -0.02% 내지 -0.15%의 범위에서 상대 굴절률 △3%을 갖는다. 각각의 반경 치수는 약 2.0 ㎛ 내지 3.5 ㎛의 범위에서 r0, 약 3.5 ㎛ 내지 4.5 ㎛의 범위에서 제1고리 모양의 세그먼트의 외부 반경 r1, 약 9.0 ㎛ 내지 11.0 ㎛의 범위에서 제2고리 모양의 세그먼트의 외부 반경 r2, 약 15.0 ㎛ 내지 16.0 ㎛의 범위에서 제3고리 모양의 세그먼트의 중심 반경 r3, 및 약 9.0 ㎛ 내지 11.0 ㎛의 범위에서 제3고리 모양의 세그먼트의 폭 w3 이다.
3개의 고리 모양의 세그먼트를 갖는 본 발명의 또 다른 실시예는 도 6에 도시된다. 제3고리 모양의 세그먼트는 음의 상대 굴절률을 갖는다. 각 세그먼트의 상대 굴절률은 △0% > △2% > △1% > △3% 와 같이 동일하지 않은 크기를 갖는다. 도 6의 수가 매겨진 부분은 도 4의 그것과 동일하고, 따라서 여기서는 더 이상 논의되지 않을 것이다.
도 6에서, △0%는 약 0.63%, △1%는 약 0, △2%는 약 0.2%, 및 △3 %는 약 -0.1%이다. 반경은 r0는 약 4 ㎛, r1는 약 7.5 ㎛, r2는 약 8.5 ㎛, 중심 반경 r3는 약 14.5 ㎛이고, 최종 세그먼트의 폭은 약 11.5 ㎛이다. 이러한 굴절률 프로파일을 갖는 도파관 섬유의 특성은 표 6에 도시된다.
제로-분산 파장(㎚) 1497.0
분산 기울기(ps/㎚2-㎞) 0.0850
모드 필드 직경(㎛) 9.78
유효 면적(㎛2) 72.2
케이블 컷오프 파장(㎚) 1300
핀 어레이 밴딩 손실(dB/㎞) 1.8
래터럴 로드 밴딩 손실(dB/㎞) 0.518
표 6에 도시된 바와 실질적으로 동일한 섬유 매개변수를 제공하는 도 6에 따른 프로파일 그룹은 각각 약 0.55% 내지 0.7%의 범위에서 상대 굴절률 △0%, 약 0 내지 0.10%의 범위에서 상대 굴절률 △1%, 약 0.15% 내지 0.25%의 범위에서 상대 굴절률 △2%, 및 약 -0.05% 내지 -0.17%의 범위에서 상대 굴절률 △3%을 갖는다. 각각의 반경 치수는 약 3.5 ㎛ 내지 5.5 ㎛의 범위에서 r0, 약 6.0 ㎛ 내지 8.0 ㎛의 범위에서 제1고리 모양의 세그먼트의 외부 반경 r1, 약 8.0 ㎛ 내지 10.0 ㎛의 범위에서 제2고리 모양의 세그먼트의 외부 반경 r2, 약 15.5 ㎛ 내지 16.5 ㎛의 범위에서 제3고리 모양의 세그먼트의 중심 반경 r3, 및 약 10.0 ㎛ 내지 13.0 ㎛의 범위에서 제3고리 모양의 세그먼트의 폭 w3 이다.
2개의 고리 모양의 세그먼트를 갖는 또 다른 실시예는 도 7에 도시된다. 제1고리 모양의 세그먼트는 음의 상대 굴절률을 갖는다. 각 상대 굴절률은 △0% > △2% > △1% 와 같이 동일하지 않은 크기를 갖는다. 도 7에 언급된 바와 같이, 중심 세그먼트(30)는 약 0.95%의 △0%와 약 2.3 ㎛의 외부 반경(38) r0을 갖고, 제1고리 모양 의 세그먼트(32)는 약 -0.1%의 △1%와 약 3 ㎛의 외부 반경(40) r1을 갖으며, 제2고리 모양의 세그먼트(34)는 약 0.3%의 △2%, 약 3.75 ㎛의 중심 반경(50) r2, 및 약 1.25 ㎛의 폭(52) w2 을 갖는다. 도 7에 따른 굴절률 프로파일을 갖는 도파관 섬유의 특성은 표 7에 도시된다.
제로-분산 파장(㎚) 1492.0
분산 기울기(ps/㎚2-㎞) 0.085
모드 필드 직경(㎛) 9.75
유효 면적(㎛2) 73.5
케이블 컷오프 파장(㎚) 1200
핀 어레이 밴딩 손실(dB/㎞) 7.5
래터럴 로드 밴딩 손실(dB/㎞) 0.442
표 7에 도시된 바와 실질적으로 동일한 섬유 매개변수를 제공하는 도 7에 따른 프로파일 그룹은 각각 약 0.7% 내지 0.9%의 범위에서 상대 굴절률 △0%, 약 -0.05% 내지 -0.15%의 범위에서 상대 굴절률 △1%, 및 약 0 내지 0.35%의 범위에서 상대 굴절률 △2%을 갖는다. 각각의 반경 치수는 약 2.5 ㎛ 내지 3.5 ㎛의 범위에서 r0, 약 2.75 ㎛ 내지 3.75 ㎛의 범위에서 제1고리 모양의 세그먼트의 외부 반경 r1, 약 3.0 ㎛ 내지 4.0 ㎛의 범위에서 제2고리 모양의 세그먼트의 중심 반경 r2, 및 약 1.0 ㎛ 내지 2.0 ㎛의 범위에서 제2고리 모양의 세그먼트의 폭 w2 이다.
본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음을 당업자는 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 에 속하는 본 발명의 변형, 변경 및 그 균등물 포함한다.

Claims (28)

  1. 중심 세그먼트 및 상기 중심 세그먼트를 둘러싼 적어도 제1고리 모양의 세그먼트를 갖고, 상기 각 세그먼트는 굴절률 프로파일과 내부 반경 및 외부 반경을 갖는 코어 영역; 및
    굴절률 프로파일을 갖는 클래드 층을 포함하되;
    상기 코어 영역의 적어도 하나의 세그먼트는 상기 클래드 층의 최소 굴절률보다 작은 최소 굴절률을 갖고,
    상기 중심 세그먼트와 상기 적어도 하나의 고리 모양의 세그먼트의 각각의 굴절률 프로파일 및 반경은 약 70 ㎛2보다 큰 유효 면적, 약 0.09 ps/㎚2-㎞보다 작은 총 분산 기울기, 약 1500 ㎚보다 큰 파장에서의 양의 총 분산, 및 약 12 dB/㎞보다 작고, 바람직하게는 약 8.0 dB/㎞보다 작은 핀 어레이 밴딩에 의해 야기된 감쇠을 갖는 단일 모드 광 도파관 섬유를 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 단일 모드 광 도파관 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분산 기울기는 0.08 ps/㎚2-㎞보다 작은 것을 특징으로 하는 단일 모드 광 도파관 섬유.
  3. 제1항에 있어서, 상기 핀 어레이 밴딩에 의해 야기된 감쇠는 약 5.0 dB/㎞보다 작은 것을 특징으로 하는 단일 모드 광 도파관 섬유.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 래터럴 로드에 의해 야기된 감쇠는 약 1.2 dB/㎞보다 작고, 바람직하게는 약 0.6 dB/m보다 작은 것을 특징으로 하는 단일 모드 광 도파관 섬유.
  5. 제1항에 있어서, 각 코어 세그먼트는 상대 굴절률 △i%를 갖고, 상기 중심 세그먼트는 음의 상대 굴절률 △0%를 갖되, 아래 첨자 i는 특정 세그먼트를 나타내며, 상기 중심 세그먼트는 아래 첨자 0을 갖고, 연속적인 고리 모양의 세그먼트는 제1고리 모양의 세그먼트를 대하여 1로 시작하는 일련 번호 아래 첨자를 갖는 것을 특징으로 하는 단일 모드 광 도파관 섬유.
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