KR100679761B1 - 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱의 단일모드 광섬유 커플러의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱 단일모드 광섬유 커플러는, 보호 플라스틱 외피으로 스트립되고 오염되지 않으며, 서로 접촉상태로 유지된, 두개의 단일모드 광섬유를 정렬하고, 다음, 소정의 용융 프로파일을 얻기 위하여 상기의 광섬유들을 용융시키고, 그리고 파장 주기 및 편광 위상 사이의 매칭 지점을 획득하기 위하여 상기 용융된 광섬유를 신장시킴에 의하여 제조된다. 상기 신장 공정은 원하는 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱 커플러를 형성하는데 필요한 정밀한 매칭 지점을 획득하는데 필요한 만큼 중지 및 재개된다.

Description

멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱의 단일모드 광섬유 커플러의 제조방법 {FABRICATION OF MULTIPLEXING AND DEMULTIPLEXING SINGLE-MODE FIBER OPTIC COUPLERS}
본 발명은, 최소의 편광 효과를 가지면서 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱하는 광학 함수을 제공하기 위하여, 광섬유를 용융 및 테이퍼링함으로써 제조된 광섬유 커플러 및 그러한 커플러의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 소정의 파장 주기를 가지는 그러한 커플러의 설계에 관한 것이다.
두 개 또는 이상의 광섬유를 용융 및 테이퍼링함으로써 용융 및 테이퍼된 커플러가 제조된다. 상기 기술은 2 이상의 광섬유 사이의 광에너지의 교환을 가능하게 하고 에너지 분리기를 제조하는 데 사용될 수 있다. 이 방법의 한 효과로는, 커플링 과정이 본래 반사가 없도록 하면서, 빛이 광섬유 유리를 떠나지 않고 계면에 충돌하지 않는다는 것이다.
초기에, 이 기술은, 다중모드 광섬유 분배 시스템에 관련하여 오타와(Ottawa)의 캐나다 정부 통신 연구소에서 개발하였고, 그것은 미국 특허 제4,291,940호; 4,330,170호; 4,439,221호; 4,449781호; 4,586,784호 및 4,763,977호 등과 같은 수 개의 특허를 가진다. 그것은 또한, 예를 들면, 미국 특허 제5,054,874호에서 기술된 바와 같은 단일모드 광섬유로, 그러나 어떤 다른 동작과 함께, 동작하는 것이 곧 실현되었다.
단일모드 광섬유의 경우, 상기 광섬유들 사이의 광 커플링은 신장 함수으로서의 진동이었고, 그리하여 커플링비가 제어될 수 있게 된다. 추가로, 이 특성은 파장이 진동하고, 그리하여, 예를 들면 Bures et al, Applied Optics, 1983 22(12)에 의해 기술된 바와 같이, 파장 멀티플렉서 및 디멀티플렉서로서 사용될 수 있다. 텔레커뮤니케이션 부문에서, Lawson et al., 1984, Electronics Letters, 20(23)에 의하여 멀티플렉서의 실현이 공개되었다. 상기 주기는 상기 신장 과정 중에 측정되는 커플링 주기의 총수에 의해 제어될 수 있다고 결정되었다. 1980년대 초기에, 유일하게 시판되는 멀티플렉싱 용융 커플러는 1.5 또는 2 신장 주기에 대응하는 큰 주기(1300nm-1550nm)였다. 그러나, 큰 수의 주기를 가지는 커플러가 작은 수의 주기를 가지는 커플러보다 더욱 작은 주기를 가지는 것은 이후에 Bilodeau et al.에 의하여 보여졌다. 긴 커플러의 실험적 파장 응답은 비팅 현상을 보여주고, 여기서 사인파 스펙트럼 응답이 변조된다. 이것은, 예를 들면, Eloectronics Letters, 1985, 21(12)의 Love et al에 의해 기술된 바와 같이, 모달 전파 상수에서 약간의 대비에 기인한 변조에 의하여 설명된다. 그 다음, 작은 파장 간격으로 우수한 멀티플렉서를 제조하기 위하여, 많은 주기의 긴 커플러를 제조해야 하며, 그리고 예를 들면, Journal of Lightwave Technology, 1991, 9(4)의 McLandrich et al.에 의하여 도시된 바와 같이, 멀티플렉스된 파장을 위하여, 상기 두 편광상태가 같은 위상이어야 한다는 것이 자명하게 되었다.
이 원리를 기술하는 특허가 또한 있다. 예를 들면, U.S, 특허 제 5,491,764호에서는, 한 쌍의 광섬유가 편광 의존성을 감소시키도록 먼저 트위스트되고 다음 커플러를 형성하도록 용융되는 협대역의 트위스트된 광섬유 파장 분할 멀티플렉서/디멀티플렉서(WDM)를 기술하고 있다. 이 특허에서는, 서로 평행하게 정렬되고 광섬유 커플러를 형성하기 위하여 용융된 광섬유를 사용하는 광섬유 광 WDM이 존재하다 하더라도, 그들은 두 소정 파장의 광을 MUX하고 DEMUX할 수 있으며, 1310nm 및 1550nm의 파장에서 동작하는 것으로 기술된다.
미국 특허 제 5,809,190호에서는, 멀티플렉서 커플러를 형성하기 위하여 두 광섬유가 교차하고 함께 용융되는 멀티-윈도우 파장 분할 멀티플렉서(MWDM)가 기술된다. 이 특허에서는, 편광 의존 손실을 개선하기 위하여, 종래의 트위스트된 한 쌍의 광섬유 대신에, 교차된 한 쌍의 광섬유를 사용하는 것으로 기술된다. 상기 편광 감도를 감소시킴으로써, 미국 특허 제 5,809,190호에서는, 2이상의 파장이 멀티플렉스될 수 있으며, 그것은 사인파 파장 응답이 주기적이기 때문에 사인파 파장 응답에 대하여 명백한 것으로 기술된다. 이 원리는, 캘리포니아, 산 호세에서 1996년 1월 28일부터 2월 2일 개최된 SPIE Photonics West' 96 conference on Functional Photonic and Fiber Devices에 제출되었으며 SPIE Proceedings Vol. 2695 pp.114-122에 공개된, Symon et al에 의한 "Dense all fiber WDM by means of Mach-Zehnder interferometer"라는 명칭의 논문에 기술된다.
상기 특허들 중 그 어떤 것도, 임의의 주어진 채널 간격에 대하여, 정확한 간격을 획득하면서 동시에 상기 편광 위상을 매칭시킬 수 있는 방법을 기술하고 있지는 않다. 그렇기 때문에, 소정의 파장 간격 및 필요한 편광 위상 매칭을 획득할 수 있는, 협채널 간격을 가지는 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱 커플러가 필요하다.
본 발명은, 용융도 및 용융된 광섬유의 종방향 프로파일의 형상을 제어함으로써 0.4nm 이상의 협채널 간격을 가지는 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱 커플러의 제조방법을 제공한다. 이것은, 단일모드 광섬유를 트위스트하거나 교차시키지 않고 그로부터 상기 커플러가 용융 및 신장에 의하여 제조되도록 함으로써 실행될 수 있다. 이것은, 상기 커플러의 응답에 대하여 정밀하게 제어할 수 있도록 하고 임의의 주어진 채널 간격에 대하여 간격과 편광 사이에 매칭을 이규칙 수 있도록 하고, 그것은 제조시 재현가능할 것이다. 이것은, 상기 매칭이 임의의 원하는 조건으로 만들어 질 수 있도록 편광 의존성 및 파장 의존성을 감소 또는 증가시키는 데 상기 제어가 사용되기 때문에 가능하다. 본 발명은 또한 신규 제조 공정에 준하여 생산된 개선된 커플러를 포함한다.
단일모드 용융된 광섬유 커플러의 동작 원리는 현재 잘 공지되어 있다. 간략하게 하기 위하여, 2×2 커플러, 즉 2개의 동일한 용융된 단일모드 광섬유로 구성된 커플러의 동작만을 기술할 것이다. 여기서 기술된 기본 원리가, 2이상의 광섬유 또는 비유사 광섬유를 사용하는, 다른 용융된 구조에 적용될 수 있기는 하지만, 여기서 대부분의 토론은, 4포트장치, 즉 2 시리즈의 파장을 멀티플렉스 또는 디멀티플렉스할 수 있는 2입력 포트 및 2출력 포트를 제조하는 쪽으로 지향된다.
2×2 단일모드 용융된 광섬유 커플러를 제조하는 경우, 두 광섬유가 상기 보호 폴리머 외피를 벗겨낸 후 나란히 배치되고, 그리하여 광섬유의 광 클래딩이 소정의 길이에 걸쳐 종방향으로 접촉상태에 있게 된다. 그러한 접촉은 기계적으로 지속될 수 있으며, 아니면, 상술된 종래의 어떤 참증들에서 나타내어진 바와 같이, 광섬유들이 서로 교차하거나 트위스트될 수 있다. 상기 노출된 부분은, 상기 유리를 용융시키고 유화시키기 위하여 열원이 접근될 수 있도록 그런 방식으로 그리고 클램프 상에서 끌어 당김으로써 테이퍼를 형성하도록 하기 위하여, 그것을 매달 2개의 고정 클램프 사이에 배치된다. 이것은, 두 광섬유가 함께 용융되기 때문에 단일의 광 클래딩을 공유하게 되는 상기 두 광섬유로 만들어진, 이중 테이퍼 구조를 형성한다. 상기 테이퍼 횡방향 치수들이 충분히 작다면, 상기 광섬유 코어는 그들이 광을 더이상 안내하지 않는 지점까지 축소된다. 그 때, 이 에너지은 광 클래딩 및 주변 매체, 보통 공기에 의하여 안내되고, 이리하여 높은 다 모드 도파관을 형성한다.
2개의 동일한 용융 광섬유로 구성된, 상기 구조물의 횡방향 대칭으로 인하여, 상기 단일모드 광섬유 코어 모드는, 하향 테이퍼 영역에서, 상기 용융 및 테이퍼된 영역의 2개 광학 모드의 중첩을 여기시킨다. 이 모드들은, 이하 수퍼모드라고 불리어지며, 라벨(LP01)이 붙여진 기본 모드 및 라벨(LP11)이 붙여진 제1 비대칭 모드이다. 하향 테이퍼 영역에서의 전이가 단열과정이라면, 즉 상기 테이퍼 기울기가 지나치게 급하지 않은 경우, 2개 수퍼모드가 동일하게 여기되고 더높은 에너지 모드에서 에너지 손실은 없다. 그 다음, 상기 2개 수퍼모드는, 위상차(
Figure 112005061394114-pct00001
)를 축적하면서, 상기 용융된 단면을 따라 전파된다. 그러한 단열 상승-테이퍼 영역에서, 상기 수퍼모드들은 간섭하고 상기 에너지은 상기 광섬유 코어들 내로 돌아간다. 그러나, 상기 위상에 의존하여, 상기 간섭은 초기 광섬유 코어 내에서 구성되거나, 또는 모드들이 위상이 다른 경우, 2차 광섬유 코어 내에서 구성될 것이고, 이리하여 하나의 광섬유로부터 다른 광섬유로 에너지를 전달할 것이다. 길이(L)의 커플러의 전송은 전달 행렬 T(
Figure 112005061394114-pct00002
)에 의하여 설명될 수 있다.
Figure 112001017507825-pct00005
여기서 a1 및 a2는, 커플러((a1(0))의 입력에서 그리고 커플러((a1(L))의 출력에서 각각 상기 제1 및 제2 광섬유 내의 광 진폭이고, 여기서 축적된 위상은
Figure 112001017507825-pct00006
및
Figure 112001017507825-pct00007
로서 정의된다.
테이퍼링된 커플러의 종방향 프로파일은 길이(L)를 따라 변화하기 때문, 즉 횡방향 치수들은 하향으로 그 다음 상향으로 테이퍼링되기 때문에, 상기 위상들은 길이(L)에 대한 (z전파축을 따라) 적분이고, 그리고 상기 수퍼모드(LP01) 및 수퍼모드(LP11)에 대한 수퍼모드들(B1 및 B2)의 전파 상수가 각각 로컬 횡방향 치수에 의존한다.
이리하여 브랜치들(a1(0)=1, a2(0)=0) 중 어느 하나 내의 입력에 대하여, 커플러의 이러한 전송은
Figure 112001017507825-pct00008
에 의해 주어지고, 여기서 P1 및 P2는 각각 제1 광섬유 및 제2 광섬유 내의 출력 광 에너지이다.
이리하여 2×2 커플러의 진동 특성은 축적된 위상차(ψ) 상에만 의존한다. 커플러를 신장시키는 경우, 진동 특성이 관측된다. 이것은, 상기 커플러의 길이(L)가 증가할 때 상기 위상차(ψ)가 증가하기 때문이다. 커플러의 파장이 측정되는 경우, 상기 위상(ψ)도 또한 파장과 함께 대략 선형으로 증가하기 때문에 이 진동 특성이 주목된다. 추가로, 커플러가 여러 개 주기로 신장될 때, 만약 비편광된 광원이 사용된다면 상기 주기 내에서 비팅 현상이 관측된다. 이 효과는 상기 커플러의 복굴절 때문이다. 2개의 직교하는 편광축을 정의할 수 있고, 그것은, 여기서 x축 및 y축으로 정의된, 상기 커플러의 두 개의 대칭축이다. 각 축에 대하여, 2개의 수퍼모드들(LP01 x, LP11 x, 및 LP01 y, LP11 y)이 있다. 각 편광이 다른 나머지에 대하여 독립적이라면, 즉 그들이 상기 커플러에서 커플링되지 않는다면, 각 편광에 대하여 상기 전송은 다음과 같이 쓰여질 수 있다:
Figure 112001017507825-pct00009
여기서 ψx 및 ψy 는 상기 2개의 편광 상태의 축적된 위상대비다.
이리하여 모든 편광 상태에 대한 총 출력 에너지은 다음과 같이 쓰여질 수 있다:
Figure 112001017507825-pct00010
여기서 a1 x(0) 및 a1 y(0)는 상기 커플러의 입력에서 각 편광 상태의 진폭이다. 정규화된 에너지 입력에 대하여, (a1 x(0))2 + (a1 y(0))2= 1.
그러한 결과로서 발생되는 출력은 변조된 사인파 응답이고, 상기 변조 진폭은 초기 편광 진폭의 비에 의하여 결정된다. 비편광된 광원으로 모니터되는 경우, 상기 변조 진폭은, 양 편광 상태가 동일 진폭으로 여기되기 때문에 최대이다. 따라서 전송은 다음과 같이 나타나게 된다:
Figure 112001017507825-pct00011
신장 또는 파장의 함수로서, 비편광 광원을 가지는 커플러의 측정된 응답은, 상기 2개의 출력 포트들 사이에서, 그 진폭이 변조된, 즉 그 대비이 0부터 1까지 변화하는, 빠른 에너지 진동을 나타낼 것이다. 이 변조된 진동의 경우, 상기 진폭이 최대치일 때, 즉 상기 두 포트들 사이에서 완전한 에너지 교환이 있는 경우, 상기 편광 위상 ψx 및 ψy 는 매칭되는데, 즉 그들의 대비가 2π의 배수이다. 상기 대비이 0일 때, 즉 상기의 빠른 진동 진폭이 거의 사라질 때, 상기 포트들 사이에서 에너지은 50%/50%로 분할되고, 편광 위상은 π만큼 위상차가 발생한다. 그렇기 때문에, 우수한 멀티플렉서/디멀티플렉서를 제조하기 위하여 양 편광 위상들이 매칭되어야 하고, 그리하여 상기 에너지 교환의 진폭은 상기 편광 상태가 무엇이든지 간에 최대이다.
본 발명에 따르면, 주어진 파장 간격에서 상기 두 편광 상태를 매칭시키기 위하여, 상기 용융된 광섬유 횡단 및 종단 형상을 변화시키는 파라미터가 제어되어야 한다. 이 파라미터들은 상기 용융된 광섬유의 로컬 단면들에 관한 것이고, 상기 광섬유들 사이의 용융도 및 상기 축소된 단면 치수/ 테이퍼링 전의 초기 치수로서 정의된 축소비를 포함한다. 그들의 값은, 용융도 및 축소비의 변화 양자를 포함하며, 상기 테이퍼된 구조와 함께, 즉 종방향 프로파일과 함께 변화한다.
따라서, 본 발명의 목적 중의 하나는 두 편광 상태들의 위상을 제어하는 것이다. 그러나, 그러한 제어는 상기 편광 상태들 사이에 커플링이 있는 경우 어려워 질 것이다. 따라서, 용융중에, 커플러의 광섬유들을 평행 상태로 정렬하는 것, 즉 트위스트되지 않고 교차되지 않도록 정렬하는 것이 본 발명의 바람직한 구성이다. 그러한 용융된 광섬유 커플러의 경우, 상기 두 편광 상태들은 커플링하지 않고, 그렇기 때문에 트위스트되거나 교차된 광섬유에 의한 커플링 때문에 발생하게 되는 공정에서의 불확실성을 제공하지 않는다. 추가로, 용융도 등과 같은 파라미터를 결정하는 것이 어렵고, 상기 광섬유가 트위스트되거나 교차될 때, 그러한 파라미터들을 제어하는 것이 더욱 어렵다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은, 비록 제어하기는 더욱 어렵지만, 트위스트되거나 교차되는 파이퍼를 가지는 커플러에도 적용될 수 있다.
본 발명의 목적은 또한, 주어진 파장 분리에서 편광 위상을 매칭시키기 위하여 용융도 및 종방향 프로파일을 변화시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은, 결과적으로 단일의 프로파일을 가지지 않고, 그러나 상기 공정이 사실상 주기적이기 때문에 수개의 프로파일이 매칭을 생성하게 되는 그러한 매칭을 제공하는 것이다. 상기 매칭 지점의 선택은, 패키징 크기 제한 및 2이상의 파장에 대한 편광 효과를 최소화하기 위한 소망으로 인하여, 상기 커플러 설계시 길이 제한에 의존할 것이다.
상기 편광 위상 매칭을 달성하기 위한 방법을 이해하기 위하여, 커플러의 파장 응답이 용융도 및 축소비에 의하여 영향을 받는 방법이 이해되어야 한다.
상기 용융도는 상기 용융된 커플러의 단면의 형상의 측정값이다. 정의에 의하여, 그것은, 상기 광섬유가 서로 거의 접촉하고 있지 않을 때인 0부터, 상기 두 광섬유가 완전히 용융될 때인 1까지, 원통 형상의 용융된 구조의 클래딩을 만들면서, 변화한다. 상기 용융도 및 상기 광섬유 코어들 사이의 간격 사이에는 직접적인 간격이 있으며, 그것은 용융도가 1일 때 가장 가깝다.
상기 축소비는 상기 테이퍼 프로파일의 측정값이다. 상기 테이퍼가 만들어질 때 단면도의 스케일링 인자이다. 상기 광섬유가 테이퍼될 때, 상기 크기 축소는 x축 및 y축 둘 다에 대하여 항상 비례하는 것으로 가정된다.
양 파라미터들이 상기 수퍼모드 전파 상수의 로컬 차(△β= B1 - B2)에 영향을 끼칠 것이다. 주어진 파장에서, 주어진 용융도에 대하여, △β는 상기 테이퍼 크기가 축소될 때 증가할 것이다. 주어진 축소비에 대하여, 상기 용융도가 증가되면, △β가 또한 증가할 것이다.
이 파라미터들의 파장 의존성 효과는 더욱 복잡하다. 첫째, 주어진 용융도 및 축소비에 대하여, △β는 파장과 함께 증가할 것이다. 이리하여, 길이(L)인 커플러의 축적된 위상(ψ)도 또한 파장과 함께 증가하고, 그리하여 커플러에 그의 진동 파장 응답을 부여한다. 그러나, 상기 파장 주기는 상기 위상의 기울기 dψ/dλ상에 의존할 것이다. 이리하여, 주어진 용융도 및 축소비에 대하여, 길이(L)에서의 증가는 상기 파장 주기를 축소시킬 것이다. 그것은, 더 오래된 커플러가 더 좁은 파장 응답을 가지는 이유이다. 추가로, 주어진 길이(L) 및 주어진 용융도에 대하여, 작은 단면(작은 축소비)을 가지는 커플러는 또한 더 작은 파장 주기를 가질 것이다. 그러나, 주어진 길이 및 주어진 축소비에 대하여, 더 큰 용융도가 상기 파장 주기를 증가시킬 것이다.
이리하여, 이 모든 파라미터들은 커플러의 파장 주기에 영향을 끼칠 것이다. 실제의 커플러는, 로컬 용융 및 축소비에 의해 주어진 서로 다른 모든 △β의 길이(L)의 종방향 프로파일에 걸쳐 위상이 정수이기 때문에, 더욱 복잡하다. 그러나, 이로 인하여, 특성을 변화시키기 위하여 커플러의 프로파일을 변형시키는 것이 가능하다.
예를 들면, 커플러가 만들어질 때, 상기 신장 진동 응답이 모니터될 수 있다. 파장(λ1)에서 모니터링시, 상기 응답은 주기적으로 최대값이다. N번째 최대값에서 정지하여 파장 스펙트럼을 살펴보는 경우 주어진 파장 주기를 알 것이고, 그리하여 δλ2= λ1 - λ2의 채널 간격을 가지고, λ1 및 λ2 사이에 멀티플렉서를 생성한다. λ1에서 다음 최대값으로 신장을 계속하는 경우, 위상을 증가시킬 것이고, 그리하여 파장 주기를 감소시킬 것이고, 그럼으로써 δλ3= λ1 - λ3 < δλ2의 채널 간격을 가지고, λ1 및 λ3 사이에 멀티플렉서를 생성한다. 이것은 서로 다른 간격으로 멀티플렉서를 제조할 수 있도록 한다. 그러나 주어진 파장에서 이 간격은 불연속이다. 용융도 또는 종방향 프로파일을 변화시키게 되면, 주어진 파장에서 최대값으로 간격을 매칭시키기 위하여 이 불연속 점들을 변화시키게 된다. 예를 들면, δλ2 > δλ2' > δλ3를 원하는 경우, 더욱 폭넓은 열원을 사용하거나 또는 상기 용융을 증가시킴으로써 단면의 크기를 증가시킬 수 있다. 이것은 δλ2를 δλ2' 쪽으로 전이시킬 것이다. 또는 상기 단면의 크기를 감소시키거나 또는 상기 용융을 감소시키는 경우, δλ3를 δλ2' 쪽으로 전이시킬 것이다. 이 두 파라미터들은 연속 형태로 제어될 수 있고, 그리하여 임의의 파장에서 임의의 파장 주기를 매칭시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 파장 주기 및 편광 위상을 동시에 매칭시키기 위하여, 동일한 추론이 상기 편광 위상 매칭에 적용될 수 있기 때문에, 상술된 바와 같은 동일한 원리를 사용하는 것이 가능하다.
이리하여, 먼저 상기 용융 및 상기 편광 위상들 상의 비 파라미터들의 영향을 살펴볼 필요가 있다. 매우 가볍게 용융된 커플러의 경우를 제외하고는, 상기 두 편광 위상들이 완전한 단면 치수들을 가지는 커플러들에 대하여 거의 동일하고, 그들의 대비는 이 치수가 작아질 때 증가한다. 그러나, 이 의존성은 용융도에 비례하지 않으며, 0에 가까운 용융도에 대하여 가장 크고, 0.4 및 0.7 사이의 값에서 최소값이고, 그리고 용융도 1인 경우 약간 더 크다.
상기 축소비의 함수로서, 커플러가 작을수록 상기 두 편광 위상들 사이의 차는 더 커진다. 그리고 상기 크기는 기하급수적으로 증가한다. 이것은 클래딩-에어 계면에서 더 큰 수퍼모드 필드로 인한 것이고, 상기 큰 지표 단계는 x 및 y 편광 차에 큰 영향을 미친다.
수퍼모드 위상들(ψx 및 ψy )의 경우에서 처럼, 상기 편광 위상차(ψxy)가 상기 커플러를 따라 위상차를 축적한다. 둘 다 양이고 크기가 작은 순서로 되어 있기 때문에, 상기 위상차(ψxy)는 ψx 또는 ψy 중 어느 하나 보다 더 작다. 그것은 필수적으로, 비편광된 광원으로 모니터링되는 경우 신장 함수로서, ψxy가 π와 동일하기 전에 상기 커플러는 다수의 에너지 교환 주기들을 겪을 것이고, 그것은 대조시 영점에 대응하거나 또는 제1 최대값 대조점, 즉 편광 위상 매칭 지점의 경우 2π에 대응한다는 것을 의미한다. 그것은, 멀티플렉서가 동작하는 ψxy가 2π의 배수인 지점에 가깝고, 편광 비팅 현상도 또한 파장의 함수이다.
이리하여, 커플러가 신장될 때, 에너지 주기가 모니터링되고, 제1 편광 위상 ψxy 매칭 지점에 도달될 때, 신장이 중지될 수도 있다. 다음, 파장의 함수로서 측정된다면 상기 모니터링 파장에서 최대 대비을 관측할 것이고, 그 대비는 상기 모니터링 파장으로부터 멀어지는 경우 감소할 것이다. 상기 모니터링 파장의 한 측 상에서 제1 최대값 및 제1 최소값 사이에 대비가 발견되는 경우, 이러한 특정 멀티플렉싱 커플러의 채널 간격을 얻을 수 있게 될 것이다. 다음 편광 위상 매칭 지점 까지 신장이 계속된다면, 상기 파장 주기는 더 작게 될 것이다. 더 작은 주기를 다시 획득하기 위하여 상기 다음 위상 매칭 지점까지 신장을 계속할 수도 있다. 멀티플렉서 위상 자체의 경우에서처럼, 이 지점들은 특별한 파장 주기를 가지는 불연속점들이다. 이 주기들이 원하는 주기와 대응하지 않는다면, 위상 매칭 지점 또한 상기 원하는 주기에 매칭하도록 상기 위상 파장 기울기 dψ/dλ를 조절할 수 있다. 이 매칭를 달성하기 위하여 용융 또는 종방향 프로파일을 조절할 수 있다.
가장 가까운 매칭 지점의 위상 매칭 지점이 원하는 주기보다 작다면, 상기 커플러는 충분한 편광 의존이 아니라는 것을 의미한다. 이것은, 편광 의존성을 증가시키는 더 작은 웨이스트를 가지는 프로파일을 형성함으로써 수정될 수 있다. 상기 위상 매칭 지점은 신장시 더 빨리 발생할 것이고 그리하여 더 작아질 것이며, 한편 대응하는 주기는 더 커질 것이다. 상기 커플러 파라미터를 잘 제어하면, 원하는 주기에 매칭하도록 만들어질 수 있다. 상기 주기가 아주 잘 매칭되는 경우, 최대값 및 최소값을 적당한 파장과 매칭시키기 위하여 길이를 약간 조절할 필요가 있다. 주기의 수가 클 때, 제1 편광 위상 매칭 지점은 많은 주기 후에 발생하고, 상기 주기는 상기 주기의 몇분의 일의 이동 정도로 많이 변화하지 않는다. 그러나, 이것은, 상기 프로파일이 상기 주기 및 파장을 매칭시키기 위하여 변화되어야 하는, 단지 몇개의 주기 만을 가지고 있는 커플러의 경우에는 적합하지 않다. 역으로, 만약 가장 가까운 위상 매칭 지점의 위상 매칭 지점 주기가 원하는 주기보다 더 큰 경우, 편광 의존성을 축소시키기 위하여 프로파일 웨이스트가 더 크게 만들어야 한다. 이것은 상기 커플러 길이를 더 길게 만들어야 하기는 하지만, 그러나 상기 편광 및 주기 둘다의 위상을 매칭시키는 것을 가능하게 할 것이다.
상기 위상 매칭가 상기 프로파일보다 오히려 용융도를 변화시킴으로써 또는 두가지의 조합으로써 실현될 수 있다는 것을 아는 것은 매우 중요하다. 상기 용융도를 변화시키는 효과는 매우 클 수 있다. 주어진 프로파일에 대하여, 0.4의 용융도를 사용하는 제1 편광 매칭 지점 주기를 0.1의 용융도를 가지는 커플러의 제2 편광 매칭 지점 주기와 동일하게 만드는 것이 가능하다.
일하여, 본 발명에 따르면, 용융도, 즉 커플러의 단면 및 종방향 프로파일의 형상 양자를 제어함으로써, 상기 열원 위치 및/또는 형상 및 신장 속도를 변화시켜 커플러의 편광 위상 매칭 지점 주기를 제어하는 것이 가능하다.
용융 파라미터 및 종방향 프로파일 양자의 감도 때문에, 그리고 적당한 파장 및 주기를 얻는 방법이 반복되기 때문에, 즉 커플러가 만들어져야 하고, 측정된 제조 파라미터가 상기 목표에 더욱 가까워지도록 시도하기 위하여 변형되어야 하기 때문에, 상기 제조 공정이 반복되어야 한다. 이것은 용융도가 재생가능하게 만들어지고 측정될 수 있도록 그렇게, 광섬유를 용융하고, 상기 구조를 신장하는 단계들을 분리시킬 필요가 있는데 대한 이유이다.
이리하여 상기 용융된 광섬유를 신장시키고 테이퍼링하는 공정 이전에 별도의 단계로써, 상기 커플러를 용융시키는 것이 본 발명의 공정의 일부이다. 추가로, 상기 용융단계는 신장 및 테이퍼링 단계와는 다른 열원으로 실현될 수 있다. 용융 시간을 감소시키기 위하여, 더욱 뜨거운 불꽃을 생성하는 또다른 토치 팁이 상기 광섬유를 용융시키는데 사용될 수 있다. 또한, 상기 불꽃은 바람직하게는 측면으로부터 접근되고, 그리하여 상기 토치로부터의 가스 흐름은, 용융 공정을 촉진시키면서, 상기 광섬유를 함께 푸시하는 경향이 있다. 상기 열원은 용융 영역을 따라, 상기 용융된 영역의 중간 부분에서 더 많은 시간을 소비하면서, 지나가고, 그리하여, 용융 중에 및 후에 그리고 테이퍼링 전에 및 후에 광 에너지 전송에서 손실이 유도되지 않도록 하기 위하여 용융도에서 점차적인 변화를 형성하도록 한다.
본 발명의 방법은, 종방향 프로파일 및 용융도를 반복적으로 조절함으로써 편광 위상 매칭 주기를 완성하도록 구성된다. 이것은 열원위치 및/또는 형상 및 신장 속도를 변화시킴으로써 실현된다. 이리하여 멀티플렉서의 일반적인 특성들이 달성되고, 더욱 상세한 최적의 활용을 할 수 있게 된다.
멀티플렉서 및 디멀티플렉서의 중요한 파라미터들이 여기 더욱 상세히 설명될 것이다.
멀티플렉싱 커플러는 3개의 사용 포트들을 가진다. 서로 다른 파장이 입력되고 출력 포트에 커플링되는 두개의 입력 포트가 있다. 멀티플렉싱 커플러를 설명하는 중요 광학 파라미터들이 상기 장치들을 관통하는 각 파장의 입력 손실이다. 이상적으로, (1의 정규화 전송, 즉 손실없는 장치에 대응하여) 상기 입력 손실은 0dB이어야 한다. 디멀티플렉싱 커플러(역으로 사용되는 것 외에는 멀티플렉싱 커플러와 정확히 동일함)에 대하여, 상기 커플링된 파장이 단일 입력 포트 내로 입력되고, 두 출력 포트 각각으로 분리된다. 이 경우, 추가의 중요한 파라미터는 파장들의 분리이고, 주어진 한 파장에서 에너지양을 의미하며, 그것은 나머지 다른 파장을 가지는 나머지 다른 포트 내에 존재한다. 상기 분리는, 서로 다른 파장, 따라서 서로 다른 신호들이 출력 검출기에서 다른 방법으로 간섭할 것이고 그리하여 에러를 발생시키고, 적당한 포트에 있지 않은 임의의 파장은 상기 전송된 신호에 대하여 손실된다. 멀티플렉서 및 디멀티플렉서 둘다의 경우에, 한 다른 중요한 파라미터는, 상기 장치가 어떤 특성들, 즉 주어진 입력 손실 또는 분리를 유지하는, 통과 대역, 즉 원하는 파장 주변의 파장 대역이다. 멀티플렉싱 커플러의 가장 간단한 적용예는 두개 파장을 멀티플렉싱 또는 디멀티플렉싱하는 것이다.
편광 위상 주기에서, 한 파장(λp)에서 상기 편광 위상 매칭 지점이 발생한다. 상기 커플러의 전송이 편광에 독립적일때는, 편광 주기 내의 이러한 파장에서만이다. 상기 위상 비매칭은 이 파장에서 멀어질 때 증가한다. 그러나, 비매칭의 경우에도 각 전송 반 주기 내에 한 지점이 있으며, 여기서 출력 에너지은, 비편광된 파장 응답의 전송 극값에서 Px = Py이기 때문에, 편광에 독립이다. 그러나 이 최소값 의존성의 커플링비는 위상 비매칭의 로컬 값에 의존하고, 이 위상 비매칭이 크다면, 상기 로컬 대비는 양호하지 않을 것이다. 편광효과를 최소화하기 위하여, λ1<λp<λ2이고, λ1 및 λ2는 멀티플렉싱될 두 파장이도록 프로파일을 설계해야 한다. 이상적으로 λp= (λ1 + λ2)/2이다. 상기 편광 위상 매칭 지점에 가깝게 되면 두 파장에서 양호한 분리상태를 보장할 것이다. 그러나, 이 점으로부터 더 멀어지게 되면, 즉 제2, 제3 등과 같은 극점을 보게 되면, 분리상태가 감소할 것이고 입력 손실이 증가할 것이다. 멀티플렉서 또는 디멀티플렉서가 기능을 할지라도, 최적 위치는 아닐 것이다. 상기 편광 위상 매칭 지점이 정확히 두 멀티플렉스된 파장의 정확히 중간인 위치라는 조건은, 두 멀티플렉싱된 파장들에서 분리 및 삽입 손실이 동일한 경우 상기 파장 신호에서 대칭에 대응한다. 만약 λ1 = λp이라면, 편광 위상 비매칭이 더 크기 때문에, 분리상태가 그 파장에서 가장 큰 값일 것이고, λ2에서 더 작을 것이다.
이 조건을 달성하기 위하여, 상기 커플러 단면 및 종방향 프로파일을 맞출 수 있으나, 상기 편광 위상 매칭 지점 및 상기 파장 주기의 중간점 파장을 항상 매칭시키는 것은 어려운 일이다. 상기 커플러를 가열 및 신장시키는 것은 모든 위상(ψx, ψy, 및 ψz)을 증가시키는 반면에 열원없이 작은 기계적 신장을 형성하는 것은, 이하에 "콜드-풀(cold-pull)"로서 언급되며, 위상(ψx 및 ψy)은 증가시키고 위상(ψxy)은 감소시킨다는 것을 알았으며 이것은 본 발명의 한 구성이다. 이 효과는 두개의 멀티플렉스된 파장들 사이에 대칭적 분리 응답을 획득하기 위하여 위상 매칭를 최적화하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 채널의 센터링시 정밀도는, 정확한 주기 및 파장이 도달되지 않은 지점에서 신장 공정을 중지하고 열원을 제거하는 것으로 단순히 구성되는 작은 풀 조정에 의하여 획득될 수 있다. 그후, 제어된 시간 또는 거리에 대하여 강하게 제어된 방식으로 약간 당기고 재가열하고, 그리고 즉시 상기 열원을 제거한다. 이것은 상기 커플러 파장 응답이 매우 점진적이고 제어된 방식으로 나오도록 할 것이고, 더욱 정밀하게 상기 파장을 향하는 것을 가능하게 한다. 상기 콜드 풀의 편광 위상 효과가 매우 잘 조정되기 때문에, 분리시 대칭하는 극값으로 상기 멀티플렉스된 파장을 동시에 매칭시키도록 하기 위하여, 상기 편광 위상 매칭 지점을 약간 지나치고 그 다음 콜드-풀으로 다시 돌아가는 것이 항상 가능하다.
본 발명의 방법은, 제어된 단기 가열 풀 및 최종 콜드 풀을 사용하여 상기 최종 커플러 특성들을 조절하는 것이다.
상기 제조 공정에서 그러한 우수한 제어장치를 이용하는 경우, 설계가 매우 유연하게 되고, 여러개의 파장과 관련한 적용, 매우 협소한 간격(예를 들면 1.6nm 채널 간격)과 관련한 적용 및 큰 파장 간격(30nm 내지 70nm)과 관련한 적용 등과 같이, 여러 적용예가 최적 상태가 될 수 있다.
상술된 바와 같이, 편광 위상 매칭 지점으로부터 떨어져 한 극값 이상을 사용할 수 있으나, 그러한 경우에 최적 실행이 아닐 수 있다. 그러나 2개 이상의 파장들이 대략 동일한 간격으로 형성된 그리드 상에 있다면, 커플러가 상기 2이상의 파장에 대하여 사용되는 것이 허용될 수 있다. 상기 최적화는, 편광 위상 매칭 파장이 λp= (λ1 + λn)/2 이고, λn은 멀티플렉싱된 시리즈의 가장 긴 파장이고 λ1은 가장 짧은 파장이라는 점을 제외하고는, 2파장 멀티플렉서의 경우와 유사하다. 여기서 홀수 번호 파장이 짝수 번호 파장에 대해 멀티플렉스된다. 이 디멀티플렉서에서, δλ에 의해 분리된 일련의 파장들은 2δλ에 의해 분리된 일련의 파장들 내로 디멀티플렉스이다. 센터링 기술은 상기 2파장 멀티플렉서의 경우와 동일하다. 그러나, 상기 장치의 실행을 최적화하기를 원한다면, 파장 범위(λ1 내지 λn)에서 편광 위상 비매칭를 감소시키기 위하여 편광 의존성을 축소시켜야 한다. 이것은 강한 용융도 및 큰 단면 프로파일을 사용함으로써 실행된다. 이 경우에, 상기 편광 위상 매칭은 작은 수의 편광 주기에서 발생하며, 그것은 상기 편광 위상차 기울기가 더 작아지도록 한다. 그러나 이것은 물리적으로 더 긴 커플러를 만들것이다. 이리하여, 그러한 커플러를 생산하는 방법은 상기 장치를 패키징할 수 있는 최대 길이에 의해 제한된다.
그렇기 때문에, 본 발명의 구성은, 상기 편광 위상 매칭 지점을 적당히 센터링 함으로써 그리고 커플러의 신장 프로파일 및 용융의 제어에 의한 편광 감도를 축소시킴으로써 멀티플렉서 및 디멀티플렉서의 멀티 파장 동작을 달성시키는 것이다. 이 멀티 파장 동작은 매우 좁은 간격(1.6nm)에 대하여 가능하지만, 상기 편광 위상 기울기는 상기 좁은 간격의 경우 더욱 크다. 큰 간격(예를 들면, 10nm) 동작에 대하여, 동일한 분리 기준을 적용하여, 1.6nm 간격에 대한 4파장인 것에 반하여 8파장 이상이 가능하다.
1.6nm등과 같은 매우 작은 채널 간격에 대하여, 에너지 주기의 총수는 매우 크고(>400), 편광 주기의 총수 또한 크다(>30). 이것은, 각 편광 주기에서 상기 주기는 아주 조금 변화하는 것을 의미한다. 따라서, 상기 편광 주기의 주기 내에서 불연속 단계로 인하여, 더 큰 주기의 경우보다 더 쉽게 적당한 주기 매칭이 달성된다. 용융 파라미터 및 종방향 프로파일의 조정이 가능하기 때문에, 임의의 주기의 상기 편광 위상을 매칭하는 것이 가능하다. 이것은, 신장시 상기 제1 편광 위상 매칭 지점 다음에 달성될 수 있는 임의의 주기에 대하여 적용된다. 상기 프로파일에 의존하여, 상기 채널 분리는 이 제1 편광 위상 매칭 지점에서 보통 25 및 10nm 사이값이다. 따라서, 용융도 파라미터 또는 프로파일 파라미터를 사용하여 편광 의존성을 증가 또는 감소시킴으로써, 30nm로부터 1nm까지의 임의의 채널 간격을 용이하게 매칭시킬 수 있게 된다. 그러나 이것은, 약 30nm의 간격에 대하여, 상기 제1 편광 위상 매칭 지점이 신장 중에 도달되지 않았고 상기 제로 점이 이동될 리 없기 때문에, 더욱 어렵다. 멀티플렉서가 30nm 이상의 파장 간격을 가지도록 하기 위하여, 편광 감도를 대폭 증가시키거나 대폭 감소시켜야 한다.
60nm 이상의 간격을 위하여, 본 발명의 일부로서 그 해결책은, 강한 용융 및 매우 긴 종방향 프로파일을 이용함으로써 상기 편광 감도를 감소시키는 것이다. 이 해결책은, 목표 파장들 사이에 편광 매칭 지점을 위치시키지 않으나, 편광 비매칭을 최소화시킨다. 60nm 이하의 간격에 대하여도 이 해결책은 연장 적용될 수 있으나, 상기 커플러는 그것이 실제 적용되도록 하기 위하여 보통 길게 형성된다. 다른 나머지 해결책은, 상기 제1 편광 위상 매칭 지점 주기를 30 및 60nm 사이의 원하는 값으로 상승시킴으로써 상기 커플러를 편광에 대해 매우 예민하게 만드는 것이다. 이것은 매우 작은 용융도 및 급변하는 종방향 프로파일을 필요로 한다. 이것은 편광 의존성을 증가시키기 때문에, 상기 장치의 동작을 다 파장 구성으로 한정할 것이다.
이리하여, 본 발명의 구성은, 더욱 큰 간격을 위하여 긴 프로파일을 가지며, 적게 용융되고 작은 크기인 프로파일을 가지는 큰 주기 멀티플렉서를 실현하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 수반된 도면을 참조로 하여 기술될 것이며, 여기서:
도1은 본 발명의 2개 광섬유 커플러의 계산된 굴절률 프로파일의 그래프;
도2는 상기 광섬유의 용융도에 특징이 있는 도1의 커플러의 구조의 단면도;
도3은 파장 1550nm에 대한 도1의 커플러의 비트 길이의 그래프;
도4는 상기 커플러의 테이퍼된 구조의 정규화된 횡방향 치수의 함수로서 N개 비트의 커플러의 파장 의존성을 도시한 그래프;
도5는 상기 커플러의 테이퍼된 구조의 정규화된 횡방향 치수의 함수로서 편광비를 도시한 그래프;
도6은 여러개의 위상 매칭 지점들을 가지는 신장함수로서 일반적인 커플러 응답을도시한 그래프;
도7a는 두 편광 응답들 사이의 차 및 합에서의 변화를 도시한 그래프;
도7b는 도7a에서와 같이 차에서의 변화를 도시하며, dB로 구획된 그래프;
도8은 파장의 함수로서 두개의 편광 비팅을 도시한 그래프;
도9는 본 발명의 커플러를 제조하기 위한 제조 설비의 개략도;
도10은 광섬유를 평행하게 유지하고 용융 중에 서로에 대하여 접촉하고 있는 슬롯 설비의 개략사시도;
도11은커플러의 패키징 상태의 개략사시도;
도12는 20nm 멀티플렉서의 실제 파장 응답을 도시한 그래프;
도13은 8.4nm 멀티플렉서의 실제 파장 응답을 도시한 그래프;
도14는 3.2nm 멀티플렉서의 실제 파장 응답을 도시한 그래프; 및
도15는 1.6nm 멀티플렉서의 실제 파장 응답을 도시한 그래프이다.
본 발명은 이하에, 1200 내지 1700nm 범위에서 동작하는, 어떤 예들의 경우에는 850 내지 1300nm 범위에서 동작하는, 멀티플렉서 및 디멀티플렉서를 기술하는, 바람직하고, 비제한적인 실시예들에 의하여 기술될 것이다. 그러한 커플러를 제조하는 데 사용되는 방법은, 사실상 일반적인 것이며, 다른 범위까지 적응될 수 있으며, 여기서 언급된 것들 외의 다른 광섬유에 사용될 수도 있다.
양호한 용융된 커플러를 형성하기 위해서는, 더 높은 차수 모드까지 손실없이, 상기 용융된 구조의 상기 두 개의 수퍼모드(LP01 및 LP11)를 대칭적으로 여기하는 구조를 만들어야 한다. 이것은, 도1에 도시된 굴절률 프로파일과 같이, 유사매칭되거나 또는 매칭되는 클래딩 광섬유를 선택함으로써 이루어진다. 도1에서, ρ
Figure 112005061394114-pct00003
는 코어 반경이며, ρgo는 클래딩 반경이며, n
Figure 112005061394114-pct00004
는 코어 굴절률이며, ngo는 클래딩 굴절률이며, nex는 외부 굴절률이다. 1200nm 이상에서 단일모드 동작을 가지는 SMF-28 표준 파이브를 코닝(corning)하는 것은 이러한 목적에 적합하다. 그런 매칭된 클래딩 광섬유들은, 함께 나란히 용융될 때, 두 개의 광섬유 코어를 가지는 단일 클래딩 구조를 생성시킬 것이다. 이 구조의 단면은, 도 2에 도시된 바와 같이, 용융도에 특징이 있을 수 있으며, 여기서 x 및 y는 광섬유의 반경에 관하여 정규화된 차원을 나타내며 f는 용융도이다. 이 모델에서, 상기 광섬유 코어들 사이의 간격은 코어와 x축 상의 외부 경계 사이의 영역을 유지함으로써 주어진다. 단일 용융된 영역을 가지는 광섬유 용융된 커플러에서, 커플러를 따른(전파z축을 따른) 용융도는, 상기 광섬유가 상기 커플러의 양 단에서 분리되면서, 커플러의 중간에서 0으로부터 하나의 값으로 변화하며, 다른 단부에서 다시 0으로 돌아간다.
커플러의 광학 반응을 더 잘 이해하기 위해서, 도파관 특성을 수치적으로 설계할 수 있다. 상기 4개 수퍼모드(LP01x, LP01y, LP11x, LP11y)의 로컬 전파 상수는 단면의 형상, 용융도 및 초기의 테이퍼되지 않은 광섬유 치수에 의해 분할된 로컬 치수로서 한정되는 감소율, 그리고 파장에 좌우된다. 상기 편광(ψx 및ψy)은 상기 커플러의 길이(L)를 따라 구성되고, 용융도 및 감소율 둘다 이 길이를 따라 변하기 때문에, 가능한 모든 상이한 형상 및 크기에 대한 전파 상수를 계산해야 한다.
적합하며 정확한 수치적 방법을 이용하여, 도1에 도시된 굴절률 프로파일을 가지는 두 개의 광섬유로 구성되는 커플러에 대한 이 값들을 계산할 수 있다. 이것은 먼저 스칼라 비트 길이를 Zb=2π/(B1-B2)로 한정해 형성함으로써 행해진다. 상기 비트 길이는, 도3에서 감소율의 함수로 1550nm의 파장으로, 그리고 도2에 도시된 바와 같이 몇 개의 용융도로 나타내어진다. 상기 비트 길이는, 종방향의 균일한 프로파일에서, 2π의 위상 차를 축적하는 것이 필요한 2개 모드에서의 길이이다. 바꿔 말하면, 그것은 상기 에너지가 하나의 광섬유로부터 다른 나머지 광섬유로 가서 다시 돌아가는, 커플러 내의 길이이다. 실제적인 면에서, 이 값은 상기 커플러의 길이의 의미가 부여된다. 커플러가 N 주기로 신장되는 경우, 그것은 상기 모드들이 N 비트 길이를 축적해야 한다는 것을 의미하며; 평균적인 파라미터가 산정된다면, 커플링 영역의 길이가 얼마가 될지 추론할 수 있다. 이에 반하여, 용융도 및 풀(pull) 길이를 알게 되면, 커플링 영역의 대략적 치수가 추론될 수 있다.
도3에서, 상기 비트 길이가 감소율 및 용융도와 함께 기하급수적으로 줄어든다는 것이 도시된다. 최상의 경우에(용융도 1), 그것의 값은 감소율이 0.4인 경우에 대하여 10cm이상이다. 그래서, 용융된 구조는 어떤 중요한 커플링이 발생하게 하기 위해 그것의 원래 크기의 반 이상으로 테이퍼링되게 해야 한다. 다른 한편, 매우 작은 치수에 대해, 상기 비트 길이는 쉽게 100㎛ 정도일 수 있고, 다중 비트 길이 구조를 몇 센티미터 길게 적당하게 한다. 또한, 0.6의 용융도와 그 이상 사이에는 큰 대비가 없지만 0.4 이하의 용융도에 대해서는 그 변화가 매우 클 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 모든 것은 용융도 및 종방향 프로파일이 비트 주기(N)의 주어진 수를 가지는 상기 커플러의 길이에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여준다.
앞에서 명백해진 바와 같이, 주기(N)의 수가 커질수록 그 파장은 더 좁게 응답한다. 그러나 도3은 N 비트의 커플러의 파장 의존성을 결정하는 데 도움을 주지 못한다. 이 때문에, 도4에서의 점선 그래프는 유용하다. 여기서 파장 주기(Λ곱하기 N)는 도3에서와 동일한 파라미터의 함수로 도시된다. 다시, 이것은 크기 및 용융에 대한 의존성을 도시한다. NΛ의 파장이 작을수록 주어진 N에 대한 파장 간격도 작아진다. 또한, 알려진 바와 같이, 큰 N과의 관계는 작은 파장 간격을 만든다. 이 데이터는, 특정수의 주기들인 경우에 대하여도, 용융도를 변화시킴으로써 파장 주기가 조정될 수 있다는 것을, 보여준다. 용융도를 감소시키는 것은 상기 주기를 더 작게 할 것이나, 상기 커플러는 더 길어질 것이다. 이것은 또한 종방향 프로파일이 변화되는 경우에도 사실이다. 더 큰 웨이스트를 가진 프로파일은 더 작은 주기를 가질 것이지만, 또한 더 길어질 것이다.
도3 및 도4로 보여지는 효과는, 주어진 파장 주기를 얻기 위해 프로파일이 어떻게 변화될 수 있는가를 알려주기 때문에, 임의의 멀티플렉스를 설계하는 데도 사용될 수 있다. 이것은 제조 파라미터를 조정하고 미세 조정하는 것을 도울 수 있다. 그러나 이 커브들이 편광 효과의 징후를 보이는 것은 아니다. 그것에 대해, 도5에서의 점선 그래프는 편광비 QΛ = (Λy-Λx)/(Λy+Λx)를 제공하며, 이것은 용융도 및 감소율의 함수로 복굴절의 변화에 대한 개념을 부여한다. 먼저, 복굴절은, 극히 작은 용융도를 가지는 커플러를 제외하면, 결코 효과가 없는 것이 아니라는 것을 알 수 있다. 또한, 이것은 단일 직경에서만 발생한다. 주로 적용되는 분야는 상기 복굴절이 절대 제로가 아닌 비제로의 용융도인 경우이다. 이 경우, 편광 의존성은 단면이 감소함에 따라 항상 증가하며, 그 증가는 기하급수적이고, 그리하여 그것은 더 작은 감소율에 비하여 매우 크다. 이것은 본질적으로, 상기 커플러가 신장됨에 따라 상기 커플러 단면은 더 작아지기 때문에, 편광 의존성이 증가한다는 것을 의미한다. 이것은 또한, 복굴절의 경우에서 처럼, 파장 의존성이 용융도 및 종방향 프로파일 형상으로써 조정될 수 있다는 것을 의미한다. 그래서, 이 파라미터들은 양 쪽 다 그들의 대비 뿐만 아니라 ψx 및 ψy 둘다를 변화시키는 데 사용될 수 있다. 바꿔 말하면, 용융도 0.5를 가진 커플러에 비하여 용융도 1을 가진다고 했을 때, 더 작은 웨이스트 프로파일은 상기 커플러의 길이를 감소시킬 것이나 복굴절을 증가시킬 것이다. 매우 작은 용융도는 복굴절을 훨씬 더 증가시키며 또한 훨씬 더 긴 커플러를 생성시킨다. 그래서, 상기 프로파일을 조정하는 것은 주어진 파장 주기에서 두 개의 편광 위상을 위상 매칭시키는 것이 가능하게 할 것이다. 그러한 매칭 조건은 하나 밖에 없는 것이 아니며 몇 개의 다른 해결책이 선택될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 몇 개의 위상 매칭 포인트(A, B, C)를 도시하고 있는, 도6에 도시된 바와 같이, 이것은 신장 함수로서 일반적인 커플러 응답을 본다면 명백하다. 단일 파장으로 모니터된다면, 이 도면은 상기 커플러의 하나의 출력 브랜치에서 전송 응답을 시뮬레이트한다. 상기 비팅 현상은 명백하며 적절한 관측은 2개 편광 사이의 비팅이 변조를 일으키는 효과로 될 수 있다. 이 예에서, 상기 광원은 편광되며 론치(launch) 조건은 2개 편광이 위상이 일치하지 않는 노드에서의 대비가 0이 아닌 그런 것이다. 상기 대비가 최대치인 그 지점은 편광 위상 매칭 지점에 대응한다.
이러한 대비에서의 변화는 도7a에 도시되어 있다. 여기서, 그들의 합(P1 및 P2) 뿐만 아니라 2개 편광 반응(P1 x, P2 x 및 P1 y, P2 y)이 도시된다. P1, P2 진동의 대비는 2개 편광이 서로 다른 위상으로 움직임에 따라 줄어든다는 것을 알 수 있다. 상기 대비는 상기 커플러의 질을 매우 잘 나타낸다. 상기 대비가 1에 가깝지 않은 경우, 그 성분은 상기 전송의 극값점에서의 초과 손실 및 극값 파장 주위의 파장 동작 대역에서의 편광 의존 손실 둘 다를 가질 것이다. 편광 의존 손실은, 도7a와 동일하나 dB에서 점선으로 된 도7b에서 도시된 바와 같이 2개 편광 상태의 전송 사이의 대비이다. 그래서 바람직하지 않은 대비는 바람직하지 않은 분리 및 바람직하지 않은 삽입 손실 둘 다를, 그리고 큰 편광 의존 손실을 의미한다. 가장 정확하게 측정될 수 있는 파라미터는 P1 및 P2 사이의 분리이며, 그리하여 커플러가 양호한지를 보고, 분리 피크를 볼 수 있다. 그것이, 1%가 커플링되지 않은 것을 의미하는 20dB(99% 에너지 이송)보다 더 크다면, 파장 피크에서 그것의 초과 손실을 초과하여 상기 커플러에서 0.03dB 손실을 발생시킨다. 상기 분리가 15dB이라면, 그 때 삽입 손실은 3%(0.1dB) 이상일 것이다. 상기 분리가 10dB이라면, 그 때 손실은 0.4db보다 더 클 것이다. 양호한 커플러를 만들기 위해서는, 상기 분리가 가능한 한 크도록, 그 손실이 사소하게 되는 목표가 되는 20dB이 되도록 해야 한다.
포락선(envelope)의 편광 감손은 효과적으로 멀티플렉될 수 있는 파장의 총수에 직접적인 영향을 미친다. 도8은 두 개의 커플러(A 및 B)의 파장의 함수로서 2개 편광 비팅을 도시하고 있다. 커플러(A)에 대응하는 전송 커브에서, 20dB 분리보다 더 큰 몇 개의 피크를 볼 수 있다. 그래서, 두 개의 파장에 대해, 몇 개의 피크가 상기 멀티플렉스의 적절한 동작을 위해 선택될 수 있다. 사실상, 그런 장치는 양호하게 실행되어 디멀티플렉스의 여러 개의 파장에 쉽게 사용될 수 있다(이 예에서 20dB보다 더 크게 4까지). 그러나, 커플러(B)에 대응하는 전송 커브에 나타내어지는 것과 같이, 상기 복굴절이 훨씬 더 큰 경우, 파장의 총수는 더 제한된다. 그러한 경우에, 2개 파장은 20dB이상의 분리상태로 적절히 멀티플렉스될 수 있으나, 두 개 이상일 때는, 그러나 15dB의 분리상태로 될 수 있다. 편광 의존성이 훨씬 더 큰 경우, 2개 파장을 멀티플렉스하는 것도 어렵게 된다. 후자의 두 경우에, 특히 마지막 경우에, 두 개의 멀티플렉스된 파장 사이의 위상 매칭 지점의 위치지정은 상기 멀티플렉스의 적절한 동작을 위해 필수적이다. 멀티플렉스된 파장에서의 두 개의 분리상태가 같다면 이것이 그 경우라는 것을 확정할 수 있다. 동작의 두 개 이상 파장의 경우에는, 멀티플렉싱될 최소 및 최대 파장 사이의 간격의 반에 위상 매칭 지점을 놓는 것이 규칙이다.
최적으로는, 신장 대 제1 편광 위상 매칭 지점에서 컴포넌트를 항상 동작시키는 것이 바람직한데, 왜냐하면 이것은, 도6에서의 지점(A)과 같이, 임의의 편광 의존 손실을 최소화하기 때문이며, 그리고 위에서 언급된 바와 같이, 상기 커플러 웨이스트가 감소됨에 따라 편광 의존성이 증가하기 때문이다. 이론적으로는, 상기 커플러를 충분히 큰 웨이스트로 충분히 길게 형성시킴으로써, 제1 매칭 지점(도6에서 A)에서 바람직한 파장 주기를 가진 커플러를 제조할 수 있다. 설계를 제한하는 측면은 컴포넌트의 길이가 된다. 그것은 진동 또는 다른 기계적 스트레스에 견딜 테이프된 부분의 길이 또는 최대 패키지 치수에 의해 제한될 수 있다. 이 때문에, 흔히 컴포넌트를 더 짧게 해야 하며, 그래서 상기 복굴절은 더 클것이며 정확한 주기를 얻기 위해 제2, 제3(도6에서 B, C) 등의 편광 위상 매칭 지점에 가야 할 수도 있다. 1.6nm 채널 간격 커플러들의 어떤 것은 50th 편광 매칭 지점에서 형성되었다. 더 높은 차수 매칭 지점으로 감에 따라 성능 저하를 이해하기 위해, 동일한 주기를 가지나, 제1의 것에 대해서는 제3 매칭 지점에서, 그리고 제2의 것에 대해서는 제4 매칭 지점에서 달성되는 두 개의 커플러의 파장 응답이 도7a 및 7b에서 점선으로 도시되어 있다. 물리적으로, 제1 커플러는 제2의 커플러보다 대략 1cm 만큼 더 길다. 제2 커플러에 대한 분리상태는 제1 커플러에 대한 것보다 더 좋지 않다. 그러한 저하가 수용할 만한 파라미터들 내에 있는 경우, 더 짧은 커플러가 제조될 수 있다.
소정의 특성을 가진 커플러를 설계하기 위해서는, 고성능 제조 장치 상에 반복적으로 동작시켜야 한다. 지그(jig)는 정확해야 하며 한 셋트의 동일한 제조 파라미터가 주어진 커플러를 재생할 수 있어야 한다. 본 발명의 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱 커플러를 개발하고 제조하기 위해, 커플러에서 반복되는 조정을 할 수 있기 위해 컴퓨터 제어 및 기술자의 관여에 의존하는 반자동 제조 장치가 제조되었다. 그 제조 장치의 주요한 특징은 하나의 시도에서 다른 시도로 상기 커플러의 파장 특성을 바꾸고 조정하기 위한 프로파일의 수정을 가능하게 하는 용융 및 테이퍼링 프로파일의 제어를 허용한다는 것이다. 그 컴퓨터는 제조시 모든 필요한 파라미터들을 포함하는 상세한 파일인 제조 방식을 사용한다. 운영자는 용융도 및 종방향 프로파일과 같이, 파라미터를 증명하기 위해, 그리고 제조 내역으로부터 벗어나는 것을 체크하기 위해 제조하는 동안 그 공정을 중지할 수 있다.
상기 장치의 단순화된 도면은 도 9에서 기술된다. 이 장치에서, 두 개의 광섬유 홀더(30 및 32)는 상기 커플링이 제작되는 중간부(42)를 신장하기 위해 광섬유(38, 40)를 끌어 당길 수 있는 동력설비된 판(34 및 36)상에 장착된다. 이 판들(34, 36)은 커플러 길이의 제어 및 화살표(44, 46)에 의해 도시된 끌어당기는 속력의 제어를 만족할만 하게 제공하기 위해, 정확한 위치지정 해결책을 가진다. 일반적으로, 위치지정 특성은 0.1㎛ 해상도에 있다. 상기 광섬유 홀더(30, 32)는 그들이 신장하는 동안 미끄러져 내리지 않도록 광섬유(38, 40)를 그 자리에 확고하게 유지하기 위한 그런 것이다. 공정의 재생성을 위해, 커플링 영역(42)에서 종방향 프로파일이 하나의 제조에서 다른 것으로 까지 재생될 수 있고 기판 신장이 항상 컴포넌트에서 동일한 위상 시프트를 생기게 하도록, 열원(48) 및/또는 열원(50)에 관해 재생가능 광섬유 위치지정을 하는 위치지정 장치(31, 33)가 또한 제공되어 있다. 상기 열원(48, 50)은 마이크로토치, 작은 오븐 또는 레이저와 같은, 예를 들면 테이퍼 프로파일의 상이한 부분들에 초점이 맞추어질 수 있는 CO2 레이저와 같은 다른 가열 소자일 수 있다. 그러한 열원은 화살표 x, y, z에 의해 도시된 바와 같이 x, y, z 방향으로 이동될 수 있는 동력설비된 판(52)상에 장착된다. 이 예에서, 열원(48)은 불꽃을 재생가능하게 하기 위해 정밀한 가스 유출 제어기를 가진 프로판 산소 마이크로토치였다. 제2 열원(50)은 더 뜨거운 불꽃을 주는 토치 팁을 가진 유사한 토치였으며 제조 공정의 용융 부분을 진척시킬 수 있게 했다.
또한, 도10에 도시된 바와 같이, 중간부(42)에서 광섬유의 용융 동안 서로 평행하게 접촉하며, 그 보호 외피가 벗겨진 광섬유(38, 40)를 홀딩하기 위해, 특별한 기계적 조정 슬롯(54)이, 위치지정 장치(31)에 제공되어, 판(34)상에 장착된다. 유사한, 대응하는 배열(미도시)이 필요한 정렬을 이루기 위해 판(36)(도9)상에 또한 제공된다. 제조 장치는, 중간부(42)에서 가열된 광섬유 부분 주위에 좋지 않은 공기가 이동하는 것을 제한하는 보호 외피(미도시)에 보통 둘러싸여 있다.
제조 절차는 일반적으로 다음과 같다:
광섬유(38, 40)는 중간부(42)에서 그 보호 플래스틱 외피가 벗겨져 완전히 세척된다. 상기 광섬유들(38, 40)은, 그 다음에 그들이 여전히 플래스틱 외피를 가지고 있는 영역인 홀더들(30, 32)에 놓여지고 이 홀더에 고정된다. 상기 광섬유(38, 40)는, 그들이 서로 평행하게 접촉된 상태로 유지되게, 54와 같은, 적당한 정렬 슬롯이 제공된 위치지정 장치(31, 33)를 이용하여 중간부(42)에서 서로 적절하게 정렬된다. 토치의 위치지정 판(52) 및 광섬유 홀더(30, 32) 둘 다를 제어하는 컴퓨터 프로그램은, 더 뜨거운 열원(50)을 먼저 중간부(42)에 있는 광섬유 가까이 가져 가는 데 사용된다. 커플러를 제작하기 위해, 상기 광섬유들은, 보통 몇 밀리미터정도의 길이로, 주어진 용융 프로파일로 용융된다. 용융이 이루어지면, 토치(50)는 제거되고 용융도는 적절한 프로파일이 이루어졌다는 것을 확실히 하기 위해 체크된다. 이 용융 프로파일은 상기 커플러의 편광 특성 및 파장 특성 둘 다와 매칭되게 조정될 필요가 있는 파라미터들 중의 하나이다. 상기 광섬유는 용융 단계시 테이퍼되지 않기 때문에, 광섬유 평면에 직교하는 축으로부터 두 개의 시각적 광섬유를 관찰함으로써 용융된 영역의 폭을 측정할 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 그 폭은 용융도에 비례한다. 다음 단계는 용융된 광섬유의 신장이다. 이에 대해서는, 토치(48)의 불꽃이 사용된다. 그것은 용융에 대해 사용되는 토치(50)의 불꽃보다 덜 뜨거우나 더 넓으며, 그들을 연성으로 만들기 위해 상기 광섬유들에 충분히 가깝게 가져 가게 될 수 있다. 동력설비된 판(34, 36)의 모터는 그 다음에 화살표 (44, 46)에 의해 도시된 바와 같이 상기 광섬유들을 당겨, 광섬유 테이퍼 프로파일을 생성시킨다. 이 프로파일은 테이퍼의 길이에 따른 위치 및 불꽃 가열 패턴에, 그리고 당기는 속도에 의존할 것이다. 단열 프로파일, 즉, 마지막에 바람직하지 않은 손실로 되는 더 높은 차수 광학 모드를 가진 임의의 커플링을 생산하는 데 충분히 작은 테이퍼 기울기를 가지는 프로파일을 실현하는 것이 중요하다. 충분히 넓은 불꽃을 얻기 위해서는, 더 큰 불꽃을 시뮬레이트하기 위해 길이에 따라 토치를 앞뒤로 브러시할 수 있다. 프로파일 설계에서 하나의 중요한 점은 신장 시 브러시 폭이 활발하게 변화될 수 있고 이것은 프로파일 형상과 편광 및 파장 특성을 바꿀것이라는 점이다. 신장 공정은 파장 주기 및 위상 사이의 매칭 지점이 얻어질 때 중지된다. 이것은 파장 응답의 전개를 모니터함으로써 실현될 수 있다.
그러나, 실온에서 측정되어야 하는 유리의 굴절률 및 커플러의 위상을 불꽃의 가열이 바꾸기 때문에 신장 공정시 매칭 지점을 정확히 결정할 수 없다는 것에 특히 주의해야 한다. 앞에서 언급된 바와 같이, 신장 공정은 파장 특성의 전개에 대한 적절한 측정을 확실하게 하는 데 방해가 될 수 있다. 방해시, 상기 토치는 제거되고 광학적 특성이 그 점에서 측정될 수있도록 그 풀은 중단되며 신장 함수로서 파장 주기의 전개는 그래서 알 수 있다. 파장 특성이 목표치에 매우 가까울 때, 매우 짧은 시간 동안 상기 커플러를 재가열함으로써, 각각의 정지 후 매우 짧은 풀(때때로 단지 몇 마이크론)을 이용할 수 있다. 이것은 미세조정을 가능하게 하며, 파장 응답 시프트를 단지 수십 nm으로 하게 한다. 앞에서 언급된 바와 같이, 최종 특성은 콜드 풀을 이용하여 조정될 수 있다. 소정의 파장 주기가 얻어진 후, 상기 커플러는 도11에 도시된 바와 같이 적합한 기판에 고착된다. 이 도면에서, 상기 커플러(56)는 접착 커플링(60, 62, 64, 68)에 의해 딱딱한 기판(58)에 고착된다. 상기 기판(58)은 그 다음에 보호 튜브(미도시)에 삽입되거나 그렇지 않으면 패키지로 된다.
무작위로 하여, 그것이 제1 매칭 지점이 아닐지라도, 편광 위상 매칭에 바람직한 파장 응답을 주는 커플러 제조법을 알게 되면 순전히 행운이다. 그러나, 이전의 시도로부터 적절한 제조 파라미터를 결정하는 것을 쉽게 알 수 있다.
스크래치로부터 시작할 때, 첫째 일은 커플러 기울기의 단열 제한을 결정하는 것이다. 용융 공정으로 먼저 시작해야 한다. 용융이 너무 로컬화되면, 광섬유 코어의 불량은 비단열이 되고 삽입 손실을 발생시킬 것이다. 그 손실이 테이퍼링 동안 줄어들지라도, 더 큰 불꽃으로 용융을 실현거나 또는 용융 각도를 줄이고 단열의, 손실없는 용융을 얻기 위해 용융 불꽃을 브러시하는 것이 더 좋다. 설계가 짧은 커플러 길이를 필요로 하면, 더 작은 편광 의존성에 또한 대응하는 높은 용융도는 단열 시도에 대해 바람직스럽다. 용융 이후, 테이퍼링은 주어진 불꽃 및 브러시 폭으로 행해진다. 손실이 없는 커플링이 관측되면, 그 때 커플러는 단열이 다. 그 때 더 작은 브러시 폭으로 제2의 시도를 한다. 상기 커플러가 다시 단열이면, 시도 공정은 어떤 손실이 관측될 때까지 반복된다. 손실이 없는 마지막 폭은 단열 한계치에 있고 설계에서 최소 브러시 폭에 대응할 프로파일을 형성한다. SMF-28 광섬유의 경우, 이 브러시 폭은 0.8mm 불꽃에 대해 대략 6mm인 것으로 나타났다. 이 최소 브러시 폭은 단지 신장의 첫 10mm에서 중요하다는 것을 아는 것이 중요하다. 그러한 신장에서, 단열 표준이 가장 제한적인 클래딩 모드 전이로의 코어 지점과 대략 일치한다. 어떤 커플링이 발생한 그 지점 뒤를 따라, 브러시 폭은 어떠한 손실 페널티 없이 점진적으로 줄어들 수 있다.
보통은 가능한 가장 짧은 커플러가 요구되기 때문에, 최소 단열 한계를 이용하여 커플러를 만드는 것을 시작하고 몇 개의 편광 주기를 통하여 상기 커플러를 당긴다. 각 주기에서, 파장 주기는 각 매칭 지점에 대해 명시된다. 그래서 동일한 방법을 이용하면, 지시된 주기가 명시된 편광 매칭 지점에 대해 얻어질 것이라는 것을 알게 된다. 앞서 말한 바와 같이, 이것은, 요구되는 정확한 주기를 얻을 기회를 거의 제공하지 못한다. 그러나, 그런 주기는 두 개의 명시된 주기 사이가 될 것이다. 그래서 매칭를 형성하기 위해 용융도 및 프로파일을 바꿀 수 있다. 상기 프로파일이 더 길게 형성될 수 있으면, 그 때 이전의 매칭 지점 주기는 브러시 폭을 늘림으로써 목표치 방향으로 시프트될 수있다. 상기 커플러가 길다면, 그 때 이후의 편광 매칭 지점은, 그 방법의 어떤 부분에서, 브러시 폭을 감소시킴으로써 시프트될 수 있다. 이것은 다른 방법에 대해서도 반복될 수 있고, 도12 내지 15에서 도시된 바와 같이 주기 편광 매칭 지점의 횡렬을 부여한다. 상이한 신장도 동일한 파장 주기를 얻을 수 있다는 것과 동일하게, 몇 개의 다른 방법은 동일한 특성을 얻을 수 있다.
다음의 예들은 위에서 기술된 점들을 설명할 것이다:
실시예 1
본 실시예의 멀티플렉스는 20nm 간격(1530nm과 1550nm사이의)으로 2개 파장을 멀티플렉싱하기 위해 형성되었다. 제1 시도를 하는 데 있어, 제1 매칭 지점 주기는 22nm이며 제2 매칭 지점 주기는 일정한 6mm 브러시 폭에 대해서 17mm이라는 것을 알게 되었다. 25mm 신장후 브러시 폭이 7mm로 증가되었고, 그럼으로써 제1 매칭 지점 주기는 20nm로 변이하였다. 최종 파장 응답은 도12에 도시되어 있다. 도12에 도시되어 있는 바와 같이, 이 예에서, 20dB 또는 그 이상의 분리로 멀티플렉싱되거나 또는 디멀티플렉싱될 수 있는 5개 파장이 있다.
실시예 2
본 실시예에서는, 8.4nm 간격을 가진 커플러가 (1550nm과 1558.4nm 사이에) 형성되었다. 제1 시도에서, 8.4nm의 간격은 제3 및 제4 매칭 지점 사이에서 얻어진다. 마찬가지로, 실시예 1에 기술된 바와 같이 브러시 폭을 늘림으로써, 제3 매칭 지점을 원하는 값으로 변이시키는 것이 가능하다. 또한, 브러시 폭을 10mm로 늘림으로써, 제1 매칭 지점을 8.4nm로 변이시키는 것이 가능했다. 그러나, 이것은 상기 커플러를 너무 길게 한다. 더 짧은 커플러가 요구되면, 브러시 폭은 25mm 신장후 4mm로 감소될 수 있으며, 그렇게 하여 제4 매칭 지점이 8.4nm로 변이한다. 최종 파장 응답은 도13에 도시되어 있다.
상기 커플러가 단지 2 파장에서 동작하려는 경우, 그 해결책은 몇 개의 파장에 대해 좋은 것이기 때문에, 이것은 문제가 되지 아니다. 그러나, 커플러 기능을 4 개 이상의 파장들에서 형성하는 것이 요구되면, 그 분리는 제4 매칭 지점에 감으로써 너무 많이 저하된다. 그 때는, 사이즈가 더 길어야 할지라도, 그런 커플러를 실현하기 위해 제2 또는 심지어 제1 매칭 지점을 이용하는 것이 더 좋다.
실시예 3
본 실시예에서는, 3.41nm 간격을 가진 커플러가 (1598.60nm과 1602.01 사이에) 형성되었다. 이 커플러에 대한 응답은 도14에 도시되어 있다. 그러한 커플러에서, 분리 특성은 웨이스트가 더 작아지고 편광 효과가 더 크지기 때문에 상당히 저하된다. 15th 매칭 지점을 이용할 때에도 20dB 분리를 얻는 것이 가능하다. 이것은 직경이 상당히 감소된 후 매우 폭넓게 브러싱함으로써 가능하다. 상기 커플러의 길이는 60mm 이상이 된다. 더 짧은 커플러가 요구되면, 그 개념은 작은 비트 길이를 얻기 위해 단면 치수를 줄이지만, 그러나 그 때 매우 폭넓게 브러시하거나, 또는 증가 상태를 늘리는 데 있어, 웨이스트를 가능한 한 크게 유지하는 것이다. 웨이스트가 더 줄어들지 않으면, 그 때 편광 저하는 증가하지 않을 것이다. 그 주기는, 신장이 매칭 지점으로부터 매칭 지점까지 진행되면서 줄어들 것이지만, 피크 사이의 분리는 변하지 않을 것이다.
실시예 4
1.7nm WDM 커플러는 10mm이하의 길이를 가지고 (1600.7nm과 1602.4nm 사이에) 형성되었다. 그 응답은 도15에 도시되어 있다. 상기된 바와 같이 동일한 원리가 이용되었다. 그러나, 그 때에도, 그 분리는 3.41nm 간격에 대한 약 17dB와 비교할 때 4 파장에 대해 14dB정도이다.
위의 실시예에 의해 기술되는 원리는 다른 파장, 다른 간격 및 다른 광섬유에 적용될 수 있다. 예를 들면, 980nm정도에서, 다른 광섬유가 사용된다. 그것은 위의 실시예에서 사용된 SMF-28의 9㎛ 직경 대신 6㎛ 직경 코어를 가진다.
파장 때문에, 제1 매칭 지점 주기는 위 실시예 1에서와 같이 20nm 대신 10nm에 가깝다. 그래서, 매우 좁은 간격이 동일한 매칭 지점 수에 대해 얻어질 것이며 상기 커플러는 더 짧아질 것이다. 상기된 방법론 및 조정은 이 상황에 또한 적용한다.
이미 상기된 바와 같이, 또 다른 파라미터들은 파장 간격, 즉 광섬유들 사이의 용융도를 최적화하기 위해 변화될 수 있다. 임의의 파장 간격에 대해서도 사용될 수 있지만, 제1 매칭 지점이 정상적으로 20nm정도가 되면 그들이 편광 의존성에서의 증가를 필요로 하기 때문에, 그것은 20nm 이상의, 큰 간격을 최적화하는 데 특히 유용하다. 위의 실시예 1에서 기술되고, 그리고 도 12에서 설명된 바와 같은 동일한 신장 방법을 이용하여, 제1 매칭 지점 주기는 용융도를 0.1로 줄임으로써 30nm로 변이될 수 있다. 훨씬 더 큰 간격은, 브러시 폭을 또한 줄임으로써 실현될 수 있으며, 그것은 웨이스트를 더 작게 하고 그래서 편광 의존성을 더 크게 한다.
본 발명은 특정의 실시예 및 상기된 실시예에 한정되지 않는다. 이 기술분야의 당업자에게 명백한 많은 변형예가 본 발명의 사상 및 수반되는 청구범위의 권리범위를 벗어나지 않고 형성될 수 있다.

Claims (19)

  1. (a) 보호용 플라스틱 외피들을 벗기고 세척함으로서 서로 접촉상태로 유지된, 두 개의 단일-모드 광섬유들을 정렬시키는 단계;
    (b) 소정의 용융 프로파일을 얻기 위하여, 적당한 열원을 사용하여 용융 영역에서 상기 광섬유들을 용융시키는 단계; 및
    (c) 단열 프로파일과의 커플링 영역을 생성하기 위하여 상기 용융된 광섬유들을 상기 적당한 열원으로 가열하면서 동시에 상기 용융된 광섬유를 종방향으로 제어가능하게 당겨서 신장시키고, 파장 주기와 편광 위상 사이의 매칭 지점이 달성될 때에 상기 신장 공정을 중지시킴으로써, 원하는 멀티플렉싱 또는 디멀티플렉싱 커플러를 생성하는 단계
    를 포함하는 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱 단일-모드 광섬유 커플러 제조방법.
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  19. 청구항 1 항에 따라 제조되고, 최소 0.4nm의 협채널 간격을 가지는 멀티플렉싱 또는 디멀티플렉싱 단일모드 광섬유 커플러.
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