KR100802251B1 - 유효면적이 큰 분산 시프트 도파관 섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 1470 nm 부터 1625 nm의 파장을 포함하는 확장된 파장 윈도우에 있어서 낮지만 비-제로 분산을 갖는 분산 시프트 광 도파관 섬유에 관한 것이다. 도파관 섬유 코어 굴절률 프로파일은 표준 도파관 섬유에 적어도 동등한 핀 어레이 및 측부하 밴딩에 대한 저항을 유지하면서 소정된 분산 수행을 나타낸다. 동작 파장 범위에 있어서 감쇠는 낮으며, 제로 분산 파장은 통상적으로 1450 nm보다 작다.
분산, 유효면적, 파장, 측부하 밴딩, 단일모드

Description

유효면적이 큰 분산 시프트 도파관 섬유{DISPERSION SHIFTED LARGE EFFECTIVE AREA WAVEGUIDE FIBER}
본 출원은 1999년 11월 22일에 출원된 미국 예비특허출원 제 60/166,954호 (P14914) 및 2000년 3월 13일에 출원된 미국 예비특허출원 제 60/188,915호 (P14914A)에 의거하여 우선권 주장한다.
본 발명은 유효면적이 큰 도파관 섬유에 관한 것으로, 특히 확장된 파장 범위에서 사용하기 위하여 고안된 섬유에 관한 것이다.
예를 들어, 발명자 Liu등에 의한 미국 특허 5,835,655에 개시된 것과 같은 유효면적이 큰 분산 시프트 광 도파관 섬유는 약 1550 nm 저감쇠 파장 윈도우의 파장 범위에서 사용하기위해 개발되었다. 도파관의 큰 유효면적은 고전력 또는 고 전송속도 시스템에서 발생할 수 있는 비선형 분산 효과를 제한시킨다. Smith에 의한 미국 특허 5,748,824에는 4개의 파장 혼합 및 상호 위상 변조로 인한 파장 분할 다중 시스템에서의 손실을 제한하기 위하여 동작 윈도우 외부에 제로 분산 파장을 갖는 분산 시프트 도파관 섬유에 대하여 개시되어있다. 특히, 제로 분산 파장은 동작 윈도우의 낮은 파장보다 작도록 설계되어 선형 분산은 동작 윈도우에서 제로를 포함하지 않는 양수가 된다. 상기 도파관 섬유의 설계에서는, 4개의 파장 혼합 및 상 호 위상 변조 효과와 마찬가지로 비선형 자기 위상 변조가 줄어든다.
추가적인 용량에 대한 요구는, 통상적으로 1565 nm 내지 1625 nm 또는 1650 nm의 파장 범위로 정의되는 L-밴드로 동작 윈도우를 확장한 도파관 굴절률 프로파일 설계를 연구하도록 하였다. 이러한 확장된 동작 범위에 대한 성공적인 설계는 전체 동작 파장 범위에 있어서의 분산 크기를 나타내고, 상기 파장 범위는 4개의 파장 혼합 및 상호 위상 변조 효과를 제한하기에 충분하며, 이는 상대적으로 더 미세한 채널 공간을 갖는 시스템에서 더 커지게 된다. 상기 도파관 섬유 설계는 통상적으로 1530 nm 내지 1565 nm의 파장 범위로 정의되는 C-밴드에서도 수행될 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 총분산 기울기는 파장 범위 중 최상위에서 높은 선형 분산을 불가능하게 하도록 충분히 낮은 것이 바람직하다.
적어도 S(1470 nm 내지 1530 nm), C(1530 nm 내지 1565 nm), 및 L(1565 nm 내지 1650 nm) 밴드에 걸친 총분산의 소정된 크기를 갖는 도파관 섬유를 설계하는 문제는 본 발명에 의해 기술된다. 또한, 1350 nm 내지 1530 nm 의 파장 범위로 정의되는 확장된 S 밴드도 본 명세서에서 기술된다.
{정의}
하기 정의는 본 분야의 통상적 용어이다.
- 굴절률 프로파일은 굴절률 또는 상대 굴절률과 도파관 섬유 반경 사이의 관계이다.
- 세그먼트된 코어는 적어도 제1 및 제2의 도파관 섬유 코어 부분 또는 세그먼트로 분할된 코어이다. 각각의 부분 또는 세그먼트는 특정 반사상 길이를 따라 배치되고, 실질적으로 도파관 섬유 중심선을 중심으로 대칭이며, 해당 굴절률 프로파일을 갖는다.
- 코어 세그먼트의 반경은 세그먼트의 각 시점 및 종점에서의 개별 굴절률로 한정된다. 여기에서 사용되는 반경의 정의는 명세서 및 도면에 표시되어 있다.
- 도파관 섬유의 총분산은 물질 분산, 도파관 분산 및 내부 모드 분산의 합이다. 단일모드 도파관 섬유의 경우, 내부 모드 분산은 제로이다.
- 총분산에 적용되는 부호규약은 다음과 같다. 도파관에서 단파장 신호가 장파장 신호보다 더 빨리 이동하면 총분산은 양이 된다. 역으로, 음의 총분산 도파관에서는 장파장 신호가 더 빨리 이동한다.
- 유효면적은 Aeff=2π(∫E2rdr)2/(∫E4rdr)이며, 적분범위는 0에서 ∞까지이고, E는 도파관에서 전파된 빛과 관련된 전기장이다. 유효직경(Deff)은 다음과 같이 정의될 수 있다. 즉, Aeff=π(Deff/2)2 로 정의된다.
- 상대 굴절률 퍼센트, 즉 Δ%=100×(ni 2-nc 2)/2ni 2이며, ni는 영역 i에서 최대 굴절률이고, 특별히 정해지지 않는 한, nc는 클래딩 영역의 평균 굴절률이다.
- 용어 'α-프로파일'은 굴절률 프로파일을 의미하며, Δ(b)%로 표시되고, 여기서 b는 반경이며, 등식 Δ(b)%=Δ(bo)(1-[｜b-bo｜/(b1-bo)] α)를 따르고, 여기 서, b0는 Δ(b)%가 최대인 지점이고, b1는 Δ(b)%가 제로인 지점이며, b는 bi ≤b≤bf범위이고, 델타는 전술한 바와 같으며, bi는 α-프로파일의 시점이고, bf는 α-프로파일의 종점이며, α는 실수인 지수이다.
- 밴딩에 대한 도파관 섬유의 상대저항을 비교하기 위하여 핀 어레이 밴딩 (pin array bending) 실험이 이용된다. 이 실험을 실시하기 위하여, 유도 밴딩 손실없이 도파관 섬유에 대한 감쇠손실이 측정된다. 그런 다음, 상기 도파관 섬유는 핀 어레이를 중심으로 짜여지고 감쇠가 재측정된다. 밴딩에 의해 유도된 손실은 2개의 감쇠 측정간의 차이이다. 상기 핀 어레이는 일렬로 배치된 10개의 원통형 핀 세트이며, 평면상의 고정된 수직위치에 유지된다. 핀 간격은 중심에서 중심까지 5㎜이다. 핀 직경은 0.67㎜이다. 도파관 섬유는 이웃한 핀의 대향 측부를 통과하게 된다. 실험과정에서 상기 도파관 섬유는 해당 도파관이 핀의 외면과 일치하도록 하기에 충분한 장력을 받게 된다. 본 실험은 도파관 섬유의 마이크로-밴드 저항에 적절하다.
- 여기에 언급된 또 다른 밴드 실험은 측부하 실험이다. 이 실험에서 도파관 섬유의 소정 길이가 2개의 평판상에 놓여진다. #70 와이어 매쉬는 하나의 평면에 부착된다. (시장코드 #70 매쉬는 직경이 0.178㎜인 와이어로 제조된 스크린을 의미한다. 스크린 개구는 0.185㎜길이의 정방형이다.) 상기 판 사이에 길이를 알고 있는 도파관 섬유를 끼워넣고, 30N의 힘으로 판을 압축하며 기준감쇠를 측정한다. 그런 다음, 상기 판에 70N의 힘을 가하고, 감쇠상의 증가를 dB 단위로 측정한다. 이 러한 감쇠상의 증가가 도파관의 측부하 감쇠이다. 본 실험은 도파관 섬유의 마이크로-밴드 저항에 적절하다.
본 발명의 제1특징은 광 도파관 섬유, 즉 통상적으로 클래드 층에 의해 둘러싸인 코어 영역을 가지는 단일모드 광 도파관 섬유에 관한 것이다. 상기 코어 영역 및 클래드 층은 각각의 굴절률 프로파일에 의해 특성화된다. 상기 코어 영역은 중심 세그먼트, 중심 세그먼트를 둘러싸는 제1고리모양의 세그먼트, 및 제1고리모양의 세그먼트를 둘러싸는 제2고리모양의 세그먼트로 나누어진다. 각각의 세그먼트는 굴절률 프로파일과 내부 및 외부 반경을 가진다. 상기 코어 세그먼트는 1470 nm 내지 1625 nm로 확장된 파장 범위에서 1.0 ps/nm-km 내지 16.0 ps/nm-km의 범위에서 양의 총분산을 가지는 도파관 섬유를 제공하도록 형성된다.
본 발명의 이러한 특징은 1450 nm 내지 1625 nm의 동작 파장 범위에 있다. 총분산(때로는 색분산이라 함)은 동작범위에 있어서, 0.1 ps/nm-km 내지 18 ps/nm-km의 범위이고, 제로 분산 파장은 1450 nm 보다 작다. 상기 특징의 범위에 대한 실시예에서, 1525 nm 에서 총분산은 11 ps/nm-km보다 크지 않다.
상기 제1특징의 도파관은 1550 nm 에서 60 ㎛2보다 크고, 바람직하게는 70 ㎛2보다 더 큰 유효면적, 0.25 dB/km보다 작고, 바람직하게는 0.20 dB/km보다 작은 감쇠에 의해 특성화된다. 상기 특징 범위에서 유효면적은 70 ㎛2보다 크고, 바람직 하게는 80 ㎛2보다 크다. 상기 특징 범위의 1550 nm 에서의 감쇠는 0.20 dB/km보다 작다. 1600 nm에서 본 발명의 제1특징은 70 ㎛2보다 크고, 바람직하게는 80 ㎛2보다 크며, 더 바람직하게는 85 ㎛2보다 큰 유효면적을 갖는 것이다. 1600 nm에서, 상기 특징 범위는 90 ㎛2보다 크고, 바람직하게는 95 ㎛2보다 더 큰 유효면적을 갖는다. 1600 nm에서의 감쇠는 0.25 dB/km보다 작고, 바람직하게는 0.22 dB/km보다 작으며, 더 바람직하게는 0.20 dB/km보다 작다. 1600 nm에서 상기 특징 범위의 감쇠는 0.21 dB/km보다 작고, 바람직하게는 0.20 dB/km보다 작다. 또한, 본 발명의 제1특징에 따라 제조된 도파관의 1550 nm에서의 핀 어레이 밴드 손실 및 측부하 밴드 손실은 각각 12 dB 및 1.0 dB/km보다 작다. 1600 nm 에서의 핀 어레이 밴드 손실은 16 dB보다 작다. 상기 특징 범위에서 핀 어레이 밴드 손실은 10 dB보다 작고, 측부하 밴드 손실은 1.3dB/km보다 작으며, 바람직하게는 1.0 dB/km보다 작다.
본 발명의 제1특징에 따른 도파관 섬유의 실시예는 중심 세그먼트의 상대 굴절룰 퍼센트(Δ0), 0.50 % ≤ Δ0 ≤1.0 %, 내부 반경 제로, 및 외부 반경(r0), 3.5 ㎛ ≤r0 ≤5.0 ㎛ 를 갖는다. 제1고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ1), 0.01 % ≤ Δ1 ≤0.1 %, 및 외부 반경(r1), 5.5 ㎛ ≤r1 ≤10 ㎛ 를 갖는다. 제2고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ2), 0.15 % ≤ Δ2 ≤0.35 %, 중심 반경(r2c) 7.0 ㎛ ≤r2c ≤11.0 ㎛, 및 폭(w2), 0.8 ㎛ ≤w2 ≤2.5 ㎛를 갖는다.
상기 특징 범위에 따른 도파관 섬유의 실시예는 삼각형상의 중심 세그먼트 및 그 상대 굴절룰 퍼센트(Δ0), 0.50 % ≤ Δ0 ≤0.75 %, 내부 반경 제로, 및 외부 반경(r0), 4.0 ㎛ ≤r0 ≤5.5 ㎛ 를 갖는다. 제1고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ1), 0.01 % ≤ Δ1 ≤0.04 %, 및 외부 반경(r1), 6 ㎛ ≤r1 ≤8 ㎛ 를 갖는다. 제2고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ2), 0.25 % ≤ Δ2 ≤0.40 %, 중심 반경(r2c) 6.5 ㎛ ≤r2c ≤9.0 ㎛, 및 폭(w2), 1.0 ㎛ ≤w2 ≤2.5 ㎛를 갖는다. 상기 실시예는 약 0.5 ㎛보다 크지 않은 상대 굴절률 반경의 절반 및 약 0.3 %의 중심선에서 상대 굴절률 퍼센트를 갖는 선택적인 중심선 강하를 갖는다. 상대 굴절률 절반이라는 용어는 하기 상세한 설명에서 정의된다.
또다른 실시예에서, 본 발명의 제1특징에 따른 도파관 섬유는 해당 중심선에서 굴절률 강하를 갖는다. 상기 강하는 최소 제로인 최소 상대 굴절률 및 최대 1 ㎛의 최소 굴절률에서 측정된 반경을 가진다. 이러한 실시예에서, 도파관 섬유의 코어 매개변수는 상대 굴절룰 퍼센트(Δ0), 0.50 % ≤ Δ0 ≤1.0 %, 및 외부 반경(r0), 3.0 ㎛ ≤r0 ≤5.0 ㎛ 를 갖는 중심 세그먼트이다. 제1고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ1), 0.01 % ≤ Δ1 ≤0.1 %, 및 외부 반경(r1), 6.0 ㎛ ≤r1 ≤9 ㎛ 를 갖는다. 제2고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ2), 0.15 % ≤ Δ2 ≤0.50 %, 중심 반경(r2c) 7.0 ㎛ ≤r2c ≤11.0 ㎛, 및 폭(w2), 1.0 ㎛ ≤w2 ≤3.0 ㎛을 갖는다.
본 발명의 특징 범위의 실시예에서, 도파관 섬유는 해당 중심선에서 굴절률 강하를 갖는다. 상기 강하는 0.1 % 내지 0.3 %의 범위에서 최소 상대 굴절률 및 0.5 내지 1 ㎛의 범위에서 최소 굴절률에서 측정된 반경을 가진다. 이러한 실시예에서, 도파관 섬유의 코어 매개변수는 상대 굴절룰 퍼센트(Δ0), 0.50 % ≤ Δ0 ≤0.8 %, 및 외부 반경(r0), 3.5 ㎛ ≤r0 ≤4.5 ㎛ 를 갖는 중심 세그먼트이다. 제1고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ1), 0.015 % ≤ Δ1 ≤0.35 %, 및 외부 반경(r1), 7 ㎛ ≤r1 ≤8 ㎛ 를 갖는다. 제2고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ2), 0.30 % ≤ Δ2 ≤0.40 %, 중심 반경(r2c) 8.0 ㎛ ≤r2c ≤9.0 ㎛, 및 폭(w2), 1.0 ㎛ ≤w2 ≤2.0 ㎛을 갖는다.
본 명세서에 기술된 임의의 실시예에서 각각의 세그먼트의 프로파일의 형상은 스텝, 원형 스텝, 사다리꼴, 원형 사다리꼴, 및 0.1 ≤α≤50인 α-프로파일로 이루어진 군에서 선택된다. 삼각형상 프로파일은 α=1을 갖는 α-프로파일인 것으로 알려져있다.
본 발명의 제1특징에 따른 도파관의 또다른 실시예에서, 코어 영역은 음의 상대 굴절률을 가지는 제3고리모양의 세그먼트를 갖으며, 전술된 바와 같이, 기준 굴절률은 클래드층의 평균 굴절률로 한다. 상기 제3고리모양의 세그먼트의 증가는 1550 nm에서 70 ㎛2보다 크고 바람직하게는 80 ㎛2보다 큰 유효면적, 및 1550 nm에 서 0.25 dB/km보다 작고 바람직하게는 0.20 dB/km보다 작은 감쇠를 갖는 도파관 섬유를 제공한다. 또한, 이러한 실시예에 따라 제조된 도파관 섬유는 1550 nm에서 5 dB보다 작고 1600 nm에서 8 dB보다 작은 핀 어레이 밴드 손실을 갖는다. 1550 nm에서 측부하 밴드 손실은 1.38 dB/km보다 작고 1600 nm에서는 2.55 dB/km보다 작다. 이러한 실시예에서 1600 nm에서의 유효면적은 90 ㎛2보다 크고 바람직하게는 95 ㎛2보다 더 크며, 1600 nm에서 감쇠는 0.25 dB/km보다 작고 바람직하게는 0.22 dB/km보다 작다.
이러한 실시예에 따라 제조된 도파관은 상대 굴절룰(Δ3), -0.15 % ≤ Δ3 ≤-0.45 %, 중심 반경(r3c) 12.0 ㎛ ≤r3c ≤17.0 ㎛, 및 폭(w3), 2.5 ㎛ ≤w3 ≤5.0 ㎛인 제3고리모양의 세그먼트를 갖는다. 상기 실시예는 상대 굴절률 퍼센트(Δ0), 0.50 % ≤ Δ0 ≤1.0 %, 및 외부 반경(r0) 4.0 ㎛ ≤r0 ≤6.0 ㎛인 중심 세그먼트를 갖는다. 제1고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ1), 0.01 % ≤ Δ1 ≤0.10 %, 및 외부 반경(r1), 7.5 ㎛ ≤r1 ≤11 ㎛ 를 갖는다. 제2고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ2), 0.35 % ≤ Δ2 ≤0.6 %, 및 외부 반경(r2) 10 ㎛ ≤r2 ≤15 ㎛을 갖는다.
본 발명의 추가적 특징 및 이점은 하기된 상세한 설명과 첨부도면을 참조함으로써 명백해질 것이다. 이러한 설명은 발명자에게는 명백할 것이고, 본 명세서에 서 설명된 발명의 실시예로써 알 수 있을 것이다.
전술한 광범위한 설명과 하기된 상세한 실시예는 단지 발명의 실시예일 뿐이고, 청구범위의 발명의 특성과 특징을 이해하기 위한 관점이나 개요를 제공하려 한다. 본 발명을 설명하기 위하여, 첨부된 도면이 도시되어 있고, 본 명세서의 일부로 구성된다. 본 도면들은 발명의 작동과 원리를 설명하기 위한 설명 방법과 함께, 발명의 한가지 이상의 실시예를 설명해 준다.
도 1은 본 발명에 따른 도파관 섬유에 대한 상대 굴절률 대 반경을 나타낸 그래프이고,
도 2는 본 발명에 따라 음의 고리모양의 세그먼트를 갖는 도파관 섬유에 대한 상대 굴절률 대 반경을 나타낸 그래프이며,
도 3은 본 발명에 따른 도파관 섬유에 대한 상대 굴절률 대 반경을 나타낸 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 도파관 섬유에 대한 상대 굴절률 대 반경을 나타낸 그래프이며,
도 5는 본 발명에 따른 도파관 섬유에 대한 상대 굴절률 대 반경을 나타낸 그래프이고,
도 6은 본 발명에 따른 도파관 섬유에 대한 상대 굴절률 대 반경을 나타낸 그래프이며,
도 7은 본 발명에 따른 도파관 섬유에 대한 상대 굴절률 대 반경을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하고, 각 참조번호는 그 번호가 언급된 도면을 통해 사용된다.
도 1은 본 발명의 도파관 섬유 굴절률 프로파일의 바람직한 실시예를 도시한다. 도 1에 도시된 굴절률 프로파일은 중심 세그먼트(2), 제1고리모양의 세그먼트(4), 및 제2고리모양의 세그먼트(6)를 포함하는 코어 영역을 가진다. 상기 코어의 기하학적인 폭은 통상적으로 중심선에서 최종 코어 세그먼트(여기서는 세그먼트(6))의 굴절률이 클래드층(여기서는 층(18))의 굴절률과 동일한 포인트(20)까지 그려진 반경으로써 정의된다.
세그먼트 반경에 대한 규정은 도 1에 도시된다. 중심 세그먼트(2)는 프로파일의 중심선(수직축)에서 포인트(12)(중심 세그먼트(2)의 연장선이 제1고리모양의 세그먼트(4)의 연장선과 교차되는 지점)까지 측정된 반경(r0)를 갖는다. 상기 중심 세그먼트의 내부 반경은 제로이다. 제1고리모양의 세그먼트의 내부 반경은 중심 세그먼트의 외부 반경과 동일하다. 상기 제1고리모양의 세그먼트(4)의 외부 반경(r1)은 중심선에서 고리모양의 세그먼트들(4 및 6)의 연장된 교차점(14)까지의 반경이다. 제2고리모양의 세그먼트(6)의 중심 반경(r2c)은 중심선에서 제2고리모양의 세그먼트의 폭(8)의 중점(14)까지 그려진 반경이다. 상기 폭(8)은 상대 굴절률 퍼센트의 최대값의 절반에서 제2고리모양의 폭으로 정해진다. 이러한 코어 영역의 반경에 대한 규정은 본 발명에서 제한되지 않으며, 단지 코어 영역의 구조적인 형상을 설명하기 위한 수단이다. 도 1에서 점선(16)은 중심선 근처의 세그먼트 부분에서 중심 세그먼트(2)의 선택적인 형상을 나타낸다.
도 1에 도시되어 하기 기술된 굴절률 프로파일에 의해 제공된 큰 유효면적은 고전력 레이저원(즉, 수 밀리와트 이상의 라운치된 파워를 제공하는 것)이 비선형 효과로 인한 제한된 패널티(penalty) 내에서 사용될 수 있도록 비선형 효과를 한정한다. 더나아가, 하기 기술된 도면과 마찬가지로, 도 1에 따라 제조된 도파관 섬유의 확장된 파장 범위에 있어서 비-제로 분산은 매우 높은 데이타 전송률을 지닌 원격통신 시스템에 제공된다. 예를 들면, 파장 분할 다중 통신 시스템에서는, 본 발명에 따른 도파관 섬유를 사용하고 10 Gb/s에서 동작함으로써 시스템 길이를 따라 배치된 구간에서보다 시스템의 종단부에서만 요구되도록 분산 보상을 기대할 것이다. 확장된 파장 범위(1470 nm 내지 1625 nm의 파장 범위에서 1 내지16 ps/nm-km)에서 비-제로 분산이 4개의 파장 혼합 및 상호 위상 변조로 인하여 파워 패널티를 충분히 한정하기 때문에, 50 GHz의 채널간격은 본 발명에 따른 도파관 섬유를 사용함으로써 가능하게 제조된다. 본 발명에 따른 도파관 섬유는 40 Gb/s에서 동작하는 다중 원격통신 시스템를 더 효율적으로 만들어 준다.
도 2는 중심 영역(22), 제1고리모양의 영역(24), 및 제2고리모양의 영역(26)을 둘러싸는 제3고리모양의 영역(28)을 포함하는 본 발명의 실시예를 도시한다. 제3고리모양의 영역(28)은 음의 상대 굴절률 퍼센트를 가지며, 이는 도파관에서 전파되는 신호 빛 파워를 효과적으로 제공하도록 하여준다. 이러한 개선된 신호 파워 유도는 음의 상대 굴절률을 가지는 제3고리모양의 세그먼트를 포함하지 않는 도파관 굴절률 프로파일과 비교하여 볼 때, 밴딩으로 인한 손실에 대한 영향을 덜 받는다.
{예1}
도 1에 따른 도파관 섬유는 매개변수, 즉 중심 세그먼트 상대 굴절률(2), Δ0 % = 0.53 %, 중심 세그먼트 외부 반경 r0 = 4.6 ㎛, 제1고리모양의 세그먼트 굴절률(4), Δ1 % = 0.025 %, 제1고리모양의 세그먼트 반경 r1 = 7.8 ㎛, 및 제2고리모양의 세그먼트 굴절률(6), Δ2 % = 0.30 %, 중심 반경 r2c = 9 ㎛, 및 폭 w2 = 1.56 ㎛ 를 사용함으로써 모델화된다. 0.5 ㎛의 최대 폭을 가짐으로써 중심선 상대 굴절률은 최소 0.27 %로 취해진다. 이러한 미세한 반경의 굴절률 강하는 도파관의 코어 영역을 가로지르는 전파된 빛 파워 분포에 뚜렷한 영향을 주지 않으며, 중심 세그먼트의 상대 굴절률에서 미세한 변화에 의해 쉽게 보상될 수 있다.
바람직한 실시예의 도파관 섬유의 산출된 특성은 제로 분산 파장 1478.8 ㎛, 1525 nm에서 총분산 3.47 ps/nm-km, 1575 nm에서 총분산 7.23 ps/nm-km, 1525 nm 내지 1575 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.075 ps/nm2-km, 1550에서 모드 필드 직경은 10.23 ㎛, 1247 nm가 되도록 산출된 케이블 컷어프에 대응하는 섬유 컷어프 파장 1906 nm, 1550 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 11.82 dB, 1550 nm에서 측부하 밴드 손실은 0.732 dB/km, 1550 nm에서 유효면적은 79.6 ㎛2, 및 1550 nm에 서 감쇠는 0.196 dB/km이다.
L 밴드에서 산출 특성은 1625 nm에서 총분산은 11.4 ps/nm-km, 1575 nm 내지 1625 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.075 ps/nm2-km, 섬유 컷어프 파장은 1834 nm, 1600 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 15.6 dB, 1600 nm에서 유효면적은 89.5 ㎛2, 및 1600 nm에서 모드 필드 직경은 10.84 ㎛이다.
동작 윈도우 1310 nm에서 산출된 특성은 1285 nm에서 총분산은 -13.9, 1335 nm에서 총분산은 -10 os/nm-km, 1285 nm 내지 1335 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.079 ps/nm2-km, 섬유 컷어프 파장은 1834 nm, 1310 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 0.39 dB, 1310 nm에서 유효면적은 48.1 ㎛2, 및 1310 nm에서 모드 필드 직경은 8.0 ㎛이다.
상기 특성은 C 밴드 및 L 밴드의 소정된 범위내에 있고, 약 1310 nm의 짧은 파장으로 확장된 동작 윈도우를 제공하기 충분하다. 본 실시예에 따라 제조된 광 도파관 섬유는 전술된 고전송 및 다중화된 데이타 전송속도를 지원할 것이다.
{비교 예2}
도 2에 따른 도파관 섬유는 매개변수, 즉 중심 세그먼트 상대 굴절률(22), Δ0 % = 0.58 %, 중심 세그먼트 외부 반경 r0 = 5.0 ㎛, 제1고리모양의 세그먼트 굴절률(24), Δ1 % = 0.02 %, 제1고리모양의 세그먼트 반경 r1 = 9.2 ㎛, 및 제2고리모 양의 세그먼트 굴절률(26), Δ2 % = 0.46 %, 외부 반경 r2 = 12.2 ㎛, 및 제3고리모양의 세그먼트 굴절률(28), Δ3 = -0.25 %, 중심 반경 r3c = 14.3 ㎛, 및 폭 w3 = 3.45 ㎛ 를 사용함으로써 모델화된다. 점선(30)은 선택적인 중심선 상대 굴절률 형상을 나타낸다. 0.04 ㎛의 최대 폭을 가짐으로써 중심선 상대 굴절률은 최소 0.23 %로 취해진다. 이러한 미세한 반경의 굴절률 강하는 도파관의 코어 영역을 가로지르는 전파된 빛 파워 분포에 뚜렷한 영향을 주지 않으며, 중심 세그먼트의 상대 굴절률에서 미세한 변화에 의해 쉽게 보상될 수 있다.
바람직한 실시예의 도파관 섬유의 산출된 특성은 제로 분산 파장 1461.5 ㎛, 1525 nm에서 총분산 4.88 ps/nm-km, 1575 nm에서 총분산 8.72 ps/nm-km, 1525 nm 내지 1575 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.077 ps/nm2-km, 1550에서 모드 필드 직경은 10.46 ㎛, 1212 nm가 되도록 산출된 케이블 컷어프에 대응하는 섬유 컷어프 파장 2150 nm, 1550 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 4.76 dB, 1550 nm에서 측부하 밴드 손실은 1.38 dB/km, 1550 nm에서 유효면적은 90.2 ㎛2, 및 1550 nm에서 감쇠는 0.198 dB/km이다.
L 밴드에서 산출 특성은 1625 nm에서 총분산은 12.6 ps/nm-km, 1575 nm 내지 1625 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.079 ps/nm2-km, 1600 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 7.5 dB, 1600 nm에서 측부하 밴드 손실은 2.55 dB/km, 1600 nm에서 유효면적은 101.7 ㎛2, 및 1600 nm에서 모드 필드 직경은 11.0 ㎛이다.
밴딩 저항 및 유효면적에서의 향상은 도 1과 비교함으로써 도 2에 도시된 프로파일 설계에 대해 알수있다. 제조상에서의 어려움은 도 1 또는 도 2의 굴절률 프로파일의 하나를 선택할 때 주요한 고려사항이 된다.
{예3}
도 3에 따른 도파관 섬유는 매개변수, 즉 중심 세그먼트 상대 굴절률(36), Δ0 % = 0.65 %, 중심 세그먼트 외부 반경 r0 = 4.0 ㎛, 제1고리모양의 세그먼트 굴절률(4), Δ1 % = 0.025 %, 제1고리모양의 세그먼트 반경 r1 = 7.8 ㎛, 및 제2고리모양의 세그먼트 굴절률(6), Δ2 % = 0.275 %, 중심 반경 r2c = 9 ㎛, 및 폭 w2 = 2.0 ㎛ 를 사용함으로써 모델화된다. 0.8 ㎛의 최소 폭(rc)을 가짐으로써 중심선 상대 굴절률(34)은 0.1 %로 취해진다. 이러한 형태의 굴절률 강하는 제조상에 있어서 어렵지 않으며, 도파관의 코어 영역을 가로지르는 전파된 빛 파워 분포에 유익한 영향을 준다. 즉, 스텝 또는 사다리꼴 형상에서 중심선상의 강하된 굴절률은 향상된 밴딩 저항을 갖는 도파관 섬유를 제공한다.
바람직한 실시예의 도파관 섬유의 산출된 특성은 제로 분산 파장 1460.4 ㎛, 1525 nm에서 총분산 4.49 ps/nm-km, 1575 nm에서 총분산 7.96 ps/nm-km, 1625 nm에서 총분산 11.44 ps/nm-km, 1525 nm 내지 1625 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.0695 ps/nm2-km, 1250 nm의 산출된 케이블 컷어프에 대응하는 섬유 컷어프 파장 1911 nm, 1600에서 모드 필드 직경은 10.1 ㎛, 1600 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 9.41 dB, 1600 nm에서 측부하 밴드 손실은 0.585 dB/km, 1600 nm에서 유효면적은 79.4 ㎛2, 및 1600 nm에서 감쇠는 0.21 dB/km이다.
또한, 본 특성은 L 밴드 동작을 위한 소정된 매개변수내에 잘 나타나고, 제조 공정은 도 1에 도시된 프로파일과 본질적으로 동일한다.
{예4}
도 4에 따른 도파관 섬유는 도 3과 유사한 프로파일로서, 매개변수, 즉 중심 세그먼트 상대 굴절률(46), Δ0 % = 0.70 %, 중심 세그먼트 외부 반경 r0 = 3.6 ㎛, 제1고리모양의 세그먼트 굴절률(48), Δ1 % = 0.024 %, 제1고리모양의 세그먼트 반경 r1 = 7.78 ㎛, 및 제2고리모양의 세그먼트 굴절률(50), Δ2 % = 0.28 %, 중심 반경 r2c = 9 ㎛, 및 폭(52) w2 = 2.06 ㎛ 를 사용함으로써 모델화된다. 0.89 ㎛의 최소 폭(rc)을 가짐으로써 중심선 상대 굴절률(44)은 0.1 %로 취해진다. 이러한 형태의 굴절률 강하는 제조상에 있어서 어렵지 않으며, 도파관의 코어 영역을 가로지르는 전파된 빛 파워 분포에 유익한 영향을 준다. 즉, 스텝 또는 사다리꼴 형상에서 중심선상의 강하된 굴절률은 향상된 밴딩 저항을 갖는 도파관 섬유를 제공한다.
바람직한 실시예의 도파관 섬유의 산출된 특성은 제로 분산 파장 1455.1 ㎛, 1525 nm에서 총분산 4.81 ps/nm-km, 1575 nm에서 총분산 8.26 ps/nm-km, 1625 nm에서 총분산 11.7 ps/nm-km, 1525 nm 내지 1625 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.069 ps/nm2-km, 1251 nm의 산출된 케이블 컷어프에 대응하는 섬유 컷어프 파 장 1913 nm, 1600에서 모드 필드 직경은 10.1 ㎛, 1600 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 8.69 dB, 1600 nm에서 측부하 밴드 손실은 0.563 dB/km, 1550 nm에서 유효면적은 80.2 ㎛2, 및 1550 nm에서 감쇠는 0.214 dB/km이다.
중심선 반경 rc의 확장은 도 3에 도시된 굴절률 프로파일에 비하여 더 큰 유효면적 및 향상된 밴딩 저항을 얻게 된다.
{예5}
도 5에 도시된 도파관 섬유 굴절률 프로파일은 도 3 및 4와 유사한 프로파일로서, 매개변수, 즉 중심 세그먼트 상대 굴절률(56), Δ0 % = 0.68 %, 중심 세그먼트 외부 반경 r0 = 3.56 ㎛, 제1고리모양의 세그먼트 굴절률(48), Δ1 % = 0.048 %, 제1고리모양의 세그먼트 반경 r1 = 7.72 ㎛, 및 제2고리모양의 세그먼트 굴절률(50), Δ2 % = 0.27 %, 중심 반경 r2c = 9 ㎛, 및 폭(52) w2 = 2.0 ㎛ 를 사용함으로써 모델화된다. 0.67 ㎛의 최소 폭(rc)을 가짐으로써 중심선 상대 굴절률(44)은 0.1 %로 취해진다. 이러한 예에서 빛 파워 분포상에 그 영향을 제한하면서 굴절률 강하는 줄어들지만, 제1고리모양의 세그먼트의 상대 굴절률은 증가한다. 이러한 매개변수의 조합은 핀 어레이 밴드 손실에서의 향상을 제공하며 도 3 및 4에 도시된 굴절률 프로파일과 비교하여 측부하 밴드 손실에서의 뚜렷한 변화가 없다.
바람직한 실시예의 도파관 섬유의 산출된 특성은 제로 분산 파장 1460.4 ㎛, 1525 nm에서 총분산 4.64 ps/nm-km, 1575 nm에서 총분산 8.26 ps/nm-km, 1625 nm에 서 총분산 11.84 ps/nm-km, 1525 nm 내지 1625 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.072 ps/nm2-km, 1281 nm의 산출된 케이블 컷어프에 대응하는 섬유 컷어프 파장 1964 nm, 1600에서 모드 필드 직경은 10.2 ㎛, 1600 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 6.58 dB, 1600 nm에서 측부하 밴드 손실은 0.627 dB/km, 1550 nm에서 유효면적은 80.2 ㎛2, 및 1550 nm에서 감쇠는 0.21 dB/km이다.
본 발명의 이러한 실시예는 확장된 동작 파장 윈도우를 이용한 비교적 장거리 시스템에서 사용하기에 적당한 광 도파관 섬유를 제공한다. 확장된 윈도우에 걸친 총분산은 4 ps/nm-km 내지 13 ps/nm-km 의 범위를 가지며, 유효면적은 통상적으로 80 ㎛2 이고, 음의 상대 굴절률 고리모양의 세그먼트가 코어에 포함되어 있다면 90 ㎛2 보다 더 큰 유효면적를 지닐 수 있다. 종단 분산 보상에만 이용하는 10 Gb/s에서 파장 분할 다중화 동작은 본 발명에 의해 가능하다.
{예6}
도 6에 따른 도파관 섬유는 매개변수, 즉 중심 세그먼트 상대 굴절률(66), Δ0 % = 0.61 %, 중심 세그먼트 외부 반경 r0 = 4.55 ㎛, 제1고리모양의 세그먼트 굴절률(68), Δ1 % = 0.03 %, 제1고리모양의 세그먼트 반경 r1 = 7.4 ㎛, 및 제2고리모양의 세그먼트 굴절률(70), Δ2 % = 0.35 %, 중심 반경 r2c = 8.5 ㎛, 및 폭(72) w2 = 1.50 ㎛ 를 사용함으로써 모델화된다. 0.4 ㎛의 반폭(64)을 가짐으로써 중심선 상대 굴절률은 0.3 %로 취해진다. 이러한 미세한 반경의 굴절률 강하는 도파관의 코어 영역을 가로지르는 전파된 빛 파워 분포에 상당한 영향을 주지 않으며, 중심 세그먼트의 상대 굴절률에서 미세한 변화에 의해 쉽게 보상될 수 있다. 반폭은 중심선에서 중심선 프로파일 부분의 최대 및 최소 상대 굴절률 사이의 차이의 절반인 중심선 프로파일 델타 지점까지의 거리롤 의미한다. 이러한 정의는 본 명세서의 전반에 동일하게 적용된다.
바람직한 실시예의 도파관 섬유의 산출된 특성은 제로 분산 파장 1434.6 ㎛, 1525 nm에서 총분산 6.77 ps/nm-km, 1575 nm에서 총분산 10.51 ps/nm-km, 1525 nm 내지 1575 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.0748 ps/nm2-km, 1550에서 모드 필드 직경은 10.61 ㎛, 1271 nm가 되도록 산출된 케이블 컷어프에 대응하는 섬유 컷어프 파장 1999 nm, 1550 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 8.26 dB, 1550 nm에서 측부하 밴드 손실은 0.82 dB/km, 1550 nm에서 유효면적은 85.17 ㎛2, 및 1550 nm에서 감쇠는 0.194 dB/km이다.
S밴드 및 L밴드 범위에 걸친 도파관 섬유 특징은 전술된 예에서 도시한 바와 유사하다.
마이크로-밴드 감쇠가 두드러지게 낮을 때 유효면적 및 모드 필드 직경은 높다. 상기 섬유는 마이크로-밴드 감쇠에서 단지 미세한 증가를 보인다.
{비교 예7}
도 6에 따른 도파관 섬유는 매개변수, 즉 중심 세그먼트 상대 굴절률(66), Δ0 % = 0.56 %, 중심 세그먼트 외부 반경 r0 = 5.0 ㎛, 제1고리모양의 세그먼트 굴절률(68), Δ1 % = 0.03 %, 제1고리모양의 세그먼트 반경 r1 = 7.2 ㎛, 및 제2고리모양의 세그먼트 굴절률(70), Δ2 % = 0.35 %, 중심 반경 r2c = 8 ㎛, 및 폭(72)은 1.5 ㎛ 를 사용함으로써 모델화된다. 0.4 ㎛의 반폭(64)을 가짐으로써 중심선 상대 굴절률은 최소 0.3 %로 취해진다. 이러한 미세한 반경의 굴절률 강하는 도파관의 코어 영역을 가로지르는 전파된 빛 파워 분포에 뚜렷한 영향을 주지 않으며, 중심 세그먼트의 상대 굴절률에서 미세한 변화에 의해 쉽게 보상될 수 있다.
바람직한 실시예의 도파관 섬유의 산출된 특성은 제로 분산 파장 1391.4 ㎛, 1525 nm에서 총분산 10.07 ps/nm-km, 1575 nm에서 총분산 13.84 ps/nm-km, 1525 nm 내지 1575 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.0745 ps/nm2-km, 1550에서 모드 필드 직경은 11.29 ㎛, 1297 nm가 되도록 산출된 케이블 컷어프에 대응하는 섬유 컷어프 파장 1963 nm, 1550 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 7.51 dB, 1550 nm에서 측부하 밴드 손실은 1.286 dB/km, 1550 nm에서 유효면적은 96.57 ㎛2, 및 1550 nm에서 감쇠는 0.193 dB/km이다.
매크로-밴드 저항을 낮게 유지하고 마이크로-밴드 감도에서 오직 미세한 증가만을 허용하면서, 예7과 비교하여 Δ0 에서의 미세한 감소 및 r0 에서의 증가는 유효면적을 증가시키게 한다.
{예8}
도 6에 따른 도파관 섬유는 매개변수, 즉 중심 세그먼트 상대 굴절률(66), Δ0 % = 0.625 %, 중심 세그먼트 외부 반경 r0 = 4.6 ㎛, 제1고리모양의 세그먼트 굴절률(68), Δ1 % = 0.03 %, 제1고리모양의 세그먼트 반경 r1 = 6.1 ㎛, 및 제2고리모양의 세그먼트 굴절률(70), Δ2 % = 0.30 %, 중심 반경 r2c = 7 ㎛, 및 폭(72)은 1.8 ㎛ 를 사용함으로써 모델화된다. 0.4 ㎛의 반폭(64)을 가짐으로써 중심선 상대 굴절률은 최소 0.3 %로 취해진다. 이러한 미세한 반경의 굴절률 강하는 도파관의 코어 영역을 가로지르는 전파된 빛 파워 분포에 뚜렷한 영향을 주지 않으며, 중심 세그먼트의 상대 굴절률에서 미세한 변화에 의해 쉽게 보상될 수 있다.
바람직한 실시예의 도파관 섬유의 산출된 특성은 제로 분산 파장 1399.2 ㎛, 1525 nm에서 총분산 9.67 ps/nm-km, 1575 nm에서 총분산 13.51 ps/nm-km, 1525 nm 내지 1575 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.0769 ps/nm2-km, 1550에서 모드 필드 직경은 10.73 ㎛, 1324 nm가 되도록 산출된 케이블 컷어프에 대응하는 섬유 컷어프 파장 1727 nm, 1550 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 3.48 dB, 1550 nm에서 측부하 밴드 손실은 0.812 dB/km, 1550 nm에서 유효면적은 86.76 ㎛2, 및 1550 nm에서 감쇠는 0.194 dB/km이다.
마이크로-밴딩 손실의 조정을 잘 유지하면서, 큰 유효면적 및 좋은 매크로-밴드 저항을 제공한다.
{예9}
도 7에 따른 도파관 섬유는 매개변수, 즉 중심 세그먼트 상대 굴절률(78), Δ0 % = 0.71 %, 중심 세그먼트 외부 반경 r0 = 3.9 ㎛, 제1고리모양의 세그먼트 굴절률(80), Δ1 % = 0.03 %, 제1고리모양의 세그먼트 반경 r1 = 7.5 ㎛, 및 제2고리모양의 세그먼트 굴절률(82), Δ2 % = 0.35 %, 중심 반경 r2c = 8.5 ㎛, 및 폭(84)은 1.5 ㎛ 를 사용함으로써 모델화된다. 1.0 ㎛의 최소폭(rc)을 가짐으로써 중심선 상대 굴절률(74)은 최소 0.1 %로 취해진다. 이러한 형태의 굴절률 강하는 제조상에 있어서 어렵지 않으며, 도파관의 코어 영역을 가로지르는 전파된 빛 파워 분포에 유익한 영향을 준다. 즉, 스텝 또는 사다리꼴 형상에서 중심선상의 강하된 굴절률은 향상된 밴딩 저항을 갖는 도파관 섬유를 제공한다.
바람직한 실시예의 도파관 섬유의 산출된 특성은 제로 분산 파장 1435.2 ㎛, 1525 nm에서 총분산 6.76 ps/nm-km, 1575 nm에서 총분산 10.52 ps/nm-km, 1525 nm 내지 1575 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.0752 ps/nm2-km, 1264 nm의 산출된 케이블 컷어프에 대응하는 섬유 컷어프 파장 1857 nm, 1550에서 모드 필드 직경은 10.76 ㎛, 1550 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 11.71 dB, 1550 nm에서 측부하 밴드 손실은 1.065 dB/km, 1550 nm에서 유효면적은 90.39 ㎛2, 및 1550 nm에서 감쇠는 0.206 dB/km이다.
이러한 상기 코어의 굴절률 프로파일의 설계는 확장된 원도우 1450 nm 내지 1625 nm에 걸쳐서 소정된 섬유 기능을 만족시키게 해준다.
{비교 예10}
도 7에 따른 도파관 섬유는 매개변수, 즉 중심 세그먼트 상대 굴절률(78), Δ0 % = 0.725 %, 중심 세그먼트 외부 반경 r0 = 3.94 ㎛, 제1고리모양의 세그먼트 굴절률(80), Δ1 % = 0.03 %, 제1고리모양의 세그먼트 반경 r1 = 7.5 ㎛, 및 제2고리모양의 세그먼트 굴절률(82), Δ2 % = 0.35 %, 중심 반경 r2c = 8.5 ㎛, 및 폭(84)은 1.5 ㎛ 를 사용함으로써 모델화된다. 1.0 ㎛의 최소폭(rc)을 가짐으로써 중심선 상대 굴절률(74)은 최소 0.1 %로 취해진다. 이러한 형태의 굴절률 강하는 제조상에 있어서 어렵지 않으며, 도파관의 코어 영역을 가로지르는 전파된 빛 파워 분포에 유익한 영향을 준다. 즉, 스텝 또는 사다리꼴 형상에서 중심선상의 강하된 굴절률은 향상된 밴딩 저항을 갖는 도파관 섬유를 제공한다.
바람직한 실시예의 도파관 섬유의 산출된 특성은 제로 분산 파장 1433.2 ㎛, 1525 nm에서 총분산 6.65 ps/nm-km, 1575 nm에서 총분산 10.27 ps/nm-km, 1525 nm 내지 1575 nm의 파장 범위에 걸친 총분산 기울기는 0.0725 ps/nm2-km, 1266 nm의 산출된 케이블 컷어프에 대응하는 섬유 컷어프 파장 1860 nm, 1550에서 모드 필드 직경은 10.48 ㎛, 1550 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 8.46 dB, 1550 nm에서 측부하 밴드 손실은 0.767 dB/km, 1550 nm에서 유효면적은 85.46 ㎛2, 및 1550 nm에서 감쇠는 0.207 dB/km이다.
L 밴드에서 산출된 매개변수는, 1625 nm에서 분산은 14.30 ps/nm-km, 1625에 서 분산 기울기는 0.744 ps/nm2-km, 모드 필드 직경은 11.26 ㎛, 1600 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 13.91 dB, 1600 nm에서 측부하 밴드 손실은 1.55 dB/km, 1600에서 유효면적은 96.8 ㎛2, 및 1600 nm에서 감쇠는 0.198 dB/km이다.
필적할 만한 유효면적, 모드 필드 직경, 및 감쇠를 유지하면서, 예9의 프로파일과 비교하여 Δ0 % 및 r0 에서의 증가는 밴드 저항을 향상시키게 해준다. L 밴드 값은 이러한 도파관 섬유 설계의 확장된 수행 윈도우를 나타낸다.
본 발명의 이러한 실시예들은 확장된 동작 파장 윈도우를 사용하는 원격통신 시스템에서 사용하기에 적절한 광 도파관 섬유를 제공한다. 확장된 윈도우에 걸친 총분산은 0 ps/nm-km 내지 15 ps/nm-km의 범위를 가지며, 유효면적은 통상적으로 80 ㎛2이며 음의 상대 굴절률 세그먼트에 상관없이 90 ㎛2 보다 큰 유효면적을 가질 수 있다. 이러한 요소는 제조원가에 있어서 중요하다. 오직 종단 분산 보상을 사용하는 10 Gb/s에서의 파장 분할 다중화 동작도 본 발명에 의해 가능하다.
본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음을 당업자는 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 속하는 본 발명의 변형, 변경 및 그 균등물을 포함한다.

Claims (35)

  1. 클래드층에 접하여 둘러싸인 코어 영역에 있어서, 상기 코어 영역 및 상기 클래드층은 각각의 굴절률 프로파일을 가지며 도파관 섬유를 통해 빛을 유도하도록 형성되어 있고; 여기서,
    상기 코어 영역은 중심 세그먼트, 상기 중심 세그먼트를 둘러싸는 제1고리모양의 세그먼트, 및 상기 제1고리모양의 세그먼트를 둘러싸는 제2고리모양의 세그먼트를 포함하며; 여기서,
    상기 각각의 세그먼트는 1470 nm 내지 1625 nm 의 파장 범위에 있어서 약 1.0 ps/nm-km 내지 16.0 ps/nm-km의 범위에서의 총분산을 갖는 도파관 섬유를 제공하도록 선택된 각각의 굴절률 프로파일, 내부 및 외부 반경, 및 그 부호가 음(-)이 아닌 상대 굴절률 퍼센트를 갖으며;
    상기 중심 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ0) 0.50 % ≤ Δ0 ≤1.0 %, 내부 반경 제로, 및 외부 반경(r0) 3.5 ㎛ ≤r0 ≤5.0 ㎛ 를 갖고,
    상기 제1고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ1) 0.01 % ≤ Δ1 ≤0.1 %, 및 외부 반경(r1) 5.5 ㎛ ≤r1 ≤10 ㎛ 를 갖으며,
    상기 제2고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ2) 0.15 % ≤ Δ2 ≤0.35 %, 중심 반경(r2c) 7.0 ㎛ ≤r2c ≤11.0 ㎛, 및 폭(w2) 0.8 ㎛ ≤w2 ≤2.5 ㎛를 갖는 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 1550 nm에서의 유효면적은 60 ㎛2 보다 크며, 1550 nm에서의 감쇠는 0.25 dB/km 보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  3. 제1항에 있어서, 1550 nm에서의 유효면적은 70 ㎛2 보다 크며, 감쇠는 0.20 dB/km 보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  4. 제1항에 있어서, 1550 nm에서의 핀 어레이 밴드 손실은 12 dB 보다 작으며, 1600 nm에서는 16 dB보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  5. 제1항에 있어서, 1550 nm에서 측부하 밴드 손실은 1.0 dB/km보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  6. 제1항에 있어서, 1600 nm에서의 유효면적은 70 ㎛2 보다 크며, 1600 nm에서의 감쇠는 0.25 dB/km보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  7. 제6항에 있어서, 1600 nm에서의 유효면적은 80 ㎛2 보다 큰 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  8. 제6항에 있어서, 1600 nm에서의 유효면적은 85 ㎛2 보다 큰 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  9. 삭제
  10. 클래드층에 접하여 둘러싸인 코어 영역에 있어서, 상기 코어 영역 및 상기 클래드층은 각각의 굴절률 프로파일을 가지며 도파관 섬유를 통해 빛을 유도하도록 형성되어 있고; 여기서,
    상기 코어 영역은 중심 세그먼트, 상기 중심 세그먼트를 둘러싸는 제1고리모양의 세그먼트, 및 상기 제1고리모양의 세그먼트를 둘러싸는 제2고리모양의 세그먼트를 포함하며; 여기서,
    상기 각각의 세그먼트는 1470 nm 내지 1625 nm 의 파장 범위에 있어서 약 1.0 ps/nm-km 내지 16.0 ps/nm-km의 범위에서의 총분산을 갖는 도파관 섬유를 제공하도록 선택된 각각의 굴절률 프로파일, 내부 및 외부 반경, 및 그 부호가 음(-)이 아닌 상대 굴절률 퍼센트를 갖으며;
    상기 중심 세그먼트는 중심선을 갖고 중심선에서 상대 굴절률 강하를 더 포함하며, 여기서 상기 굴절률 강하는 제로 이상의 최소 상대 굴절률 및 중심선에서 확장된 상기 최소 상대 굴절률에서 측정된 1 ㎛ 이하인 반경을 갖으며;
    상기 중심 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ0) 0.50 % ≤ Δ0 ≤1.0 %, 외부 반경(r0) 3.0 ㎛ ≤r0 ≤5.0 ㎛ 를 갖고, 상기 제1고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ1) 0.01 % ≤ Δ1 ≤0.10 %, 외부 반경(r1) 6.0 ㎛ ≤r1 ≤9.0 ㎛ 를 갖으며, 상기 제2고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ2) 0.15 % ≤ Δ2 ≤0.5 %, 중심 반경(r2c) 7.0 ㎛ ≤r2c ≤11.0 ㎛, 및 폭(w2) 1.0 ㎛ ≤w2 ≤3.0 ㎛를 갖는 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  11. 삭제
  12. 제1항 또는 10항에 있어서, 상기 중심 세그먼트, 상기 제1고리모양의 세그먼트, 및 상기 제2고리모양의 세그먼트는 각각 스텝, 원형 스텝, 사다리꼴, 원형 사다리꼴, 및 0.1 ≤α≤50 인 α-프로파일로 이루어진 군에서 선택된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  13. 클래드층에 접하여 둘러싸인 코어 영역에 있어서, 상기 코어 영역 및 상기 클래드층은 각각의 굴절률 프로파일을 가지며 도파관 섬유를 통해 빛을 유도하도록 형성되어 있고; 여기서,
    상기 코어 영역은 중심 세그먼트, 상기 중심 세그먼트를 둘러싸는 제1고리모양의 세그먼트, 상기 제1고리모양의 세그먼트를 둘러싸는 제2고리모양의 세그먼트 및 상기 제2고리모양의 세그먼트을 둘러싸며, 그 부호가 음(-)인 상대 굴절률 퍼센트를 가지는 제3고리모양의 세그먼트를 포함하며; 여기서,
    상기 각각의 세그먼트는 1470 nm 내지 1625 nm 의 파장 범위에 있어서 약 1.0 ps/nm-km 내지 16.0 ps/nm-km의 범위에서의 총분산을 갖는 도파관 섬유를 제공하도록 선택된 각각의 굴절률 프로파일, 내부 및 외부 반경, 및 그 부호가 음(-)이 아닌 상대 굴절률 퍼센트를 갖으며;
    상기 중심 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ0) 0.50 % ≤ Δ0 ≤1.0 %, 외부 반경(r0) 4.0 ㎛ ≤r0 ≤6.0 ㎛를 갖고, 상기 제1고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ1) 0.01 % ≤ Δ1 ≤0.10 %, 외부 반경(r1) 7.5 ㎛ ≤r1 ≤11 ㎛ 를 갖으며, 상기 제2고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ2) 0.35 % ≤ Δ2 ≤0.60 %, 및 반경(r2) 10 ㎛ ≤r2 ≤15 ㎛ 를 갖으며, 상기 제3고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ3) -0.15 % ≤ Δ3 ≤-0.45 %, 중심 반경(r3c) 12.0 ㎛ ≤r3c ≤17.0 ㎛, 및 폭(w3) 2.5 ㎛ ≤w3 ≤5.0 ㎛를 갖는 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  14. 제13항에 있어서, 유효면적은 70 ㎛2보다 크며, 1550 nm에서의 감쇠는 0.25 dB/km보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  15. 제13항에 있어서, 1550 nm에서의 유효면적은 80 ㎛2보다 크며, 감쇠는 0.20 dB/km보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  16. 제13항에 있어서, 1550 nm에서 핀 어레이 밴드 손실은 5 dB보다 작으며 1600nm에서는 8dB보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  17. 제13항에 있어서, 1550 nm에서의 측부하 밴드 손실은 1.38 dB/km보다 작으며 1600 nm에서는 2.55 dB/km보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  18. 제13항에 있어서, 1600 nm에서의 유효면적은 90 ㎛2보다 크며, 1600 nm에서의 감쇠는 0.22 dB/km보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  19. 제13항에 있어서, 1600 nm에서의 유효면적은 95 ㎛2보다 큰 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  20. 제19항에 있어서, 1600 nm에서 감쇠는 0.25 dB/km보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제13항에 있어서, 상기 중심 세그먼트, 상기 제1고리모양의 세그먼트, 상기 제2고리모양의 세그먼트, 및 상기 제3고리모양의 세그먼트는 각각 스텝, 원형 스텝, 사다리꼴, 원형 사다리꼴, 및 0.1 ≤α≤50 인 α-프로파일로 이루어진 군에서 선택된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  24. 클래드층에 접하여 둘러싸인 코어 영역에 있어서, 상기 코어 영역 및 상기 클래드층은 각각의 굴절률 프로파일을 가지며 도파관 섬유를 통해 빛을 유도하도록 형성되어 있고; 여기서,
    상기 코어 영역은 중심 세그먼트, 상기 중심 세그먼트를 둘러싸는 제1고리모양의 세그먼트, 및 상기 제1고리모양의 세그먼트를 둘러싸는 제2고리모양의 세그먼트를 포함하며; 여기서,
    상기 각각의 세그먼트는 1450 nm 내지 1625 nm 의 파장 범위에 있어서 약 0.1 ps/nm-km 내지 18.0 ps/nm-km의 범위에서의 총분산, 1450 nm이하의 제로 분산, 및 11 ps/nm-km 이하의 1525 nm에서의 총분산을 가지는 도파관 섬유를 제공하도록 선택된 각각의 굴절률 프로파일, 내부 및 외부 반경, 및 그 부호가 음(-)이 아닌 상대 굴절률 퍼센트를 갖으며;
    상기 중심 세그먼트는 삼각형상이며, 상대 굴절률 퍼센트(Δ0) 0.50 % ≤ Δ0 ≤0.75 %, 내부 반경 제로, 및 외부 반경(r0) 4.0 ㎛ ≤r0 ≤5.5 ㎛ 를 갖고, 상기 제1고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ1) 0.01 % ≤ Δ1 ≤0.04 %, 및 외부 반경(r1) 6 ㎛ ≤r1 ≤8 ㎛를 갖으며, 상기 제2고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ2) 0.25 % ≤ Δ2 ≤0.40 %, 중심 반경(r2c) 6.5㎛ ≤r2c ≤9.0 ㎛, 및 폭(w2) 1.0 ㎛ ≤ w2 ≤2.5 ㎛를 갖는 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  25. 제24항에 있어서, 상기 중심 세그먼트의 적어도 일부분은 삼각형상인 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  26. 제25항에 있어서, 1550 nm에서의 유효면적은 70 ㎛2보다 큰 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  27. 제25항에 있어서, 1550 nm에서의 유효면적은 80 ㎛2보다 큰 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  28. 제26항 또는 27항에 있어서, 1550 nm에서 감쇠는 0.20 dB/km보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  29. 제26항 또는 27항에 있어서, 1600 nm에서의 유효면적은 90 ㎛2보다 큰 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  30. 제26항 또는 27항에 있어서, 1600 nm에서 감쇠는 0.21 dB/km보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  31. 제26항 또는 27항에 있어서, 핀 어레이 밴드 손실은 10 dB보다 작으며, 측부하 밴드 손실은 1.3 dB/km 보다 작은 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  32. 삭제
  33. 제24항에 있어서, 상기 중심 세그먼트는 약 0.30 %의 중심선상의 상대 굴절률 및 약 0.5 ㎛보다 작은 반경을 가지는 중심선 강하를 더 포함하며, 상기 반경은 중심선상의 상대굴절률과 상기 중심 세그먼트의 최대 상대 굴절률 사이의 상대 굴절률 중간점에서 측정되는 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  34. 클래드층에 접하여 둘러싸인 코어 영역에 있어서, 상기 코어 영역 및 상기 클래드층은 각각의 굴절률 프로파일을 가지며 도파관 섬유를 통해 빛을 유도하도록 형성되어 있고; 여기서,
    상기 코어 영역은 중심 세그먼트, 상기 중심 세그먼트를 둘러싸는 제1고리모양의 세그먼트, 및 상기 제1고리모양의 세그먼트를 둘러싸는 제2고리모양의 세그먼트를 포함하며; 여기서,
    상기 각각의 세그먼트는 1450 nm 내지 1625 nm 의 파장 범위에 있어서 약 0.1 ps/nm-km 내지 18.0 ps/nm-km의 범위에서의 총분산, 1450 nm이하의 제로 분산, 및 11 ps/nm-km 이하의 1525 nm에서의 총분산을 가지는 도파관 섬유를 제공하도록 선택된 각각의 굴절률 프로파일, 내부 및 외부 반경, 및 그 부호가 음(-)이 아닌 상대 굴절률 퍼센트를 갖으며;
    상기 중심 세그먼트의 적어도 일부분은 삼각형상이며, 상대 굴절률 퍼센트(Δ0) 0.50 % ≤ Δ0 ≤0.8 %, 내부 반경 제로, 및 외부 반경(r0) 3.5 ㎛ ≤r0 ≤4.5 ㎛ 를 갖고, 상기 제1고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ1) 0.015 % ≤ Δ1 ≤0.35 %, 및 외부 반경(r1) 7 ㎛ ≤r1 ≤8 ㎛를 갖으며, 상기 제2고리모양의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트(Δ2) 0.30 % ≤ Δ2 ≤0.40 %, 중심 반경(r2c) 8.0㎛ ≤r2c ≤9.0 ㎛, 및 폭(w2) 1.0 ㎛ ≤ w2 ≤2.0 ㎛를 갖는 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
  35. 제34항에 있어서, 상기 중심 세그먼트는 중심선상에 굴절률 강하, 0.1 % 내지 0.3 %의 범위를 갖는 중심선 상대 굴절률, 및 0.5 ㎛ 내지 1 ㎛의 범위에서 중심선상의 강하의 상대 굴절률 최소점에서 측정된 반경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일모드 광 도파관 섬유.
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