KR100890976B1 - 싱글 모드 광파이버 - Google Patents

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Abstract

싱글 모드 광파이버는 컷오프 파장이 1260㎚ 이하, 제로 분산 파장이 1300㎚∼1324㎚의 범위, 제로 분산 슬로프가 0.093ps/㎚2/㎞ 이하, 파장 1310㎚에서의 모드 필드 직경이 5.5㎛∼7.9㎛의 범위, 및 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 O.5dB 이하이다.

Description

싱글 모드 광파이버 {SINGLE-MODE OPTICAL FIBER}
본 발명은, 종래의 싱글 모드 광파이버(이하, SMF로 기록한다.)와 동등한 파장 분산 특성을 가짐과 동시에, 소직경으로 굽혔을 때의 굽힘 손실이 매우 적은 특성을 가진 SMF에 관한 것이다.
본원은, 2004년 8월 30일 출원된 일본특원2004-250039호 및 2004년 10월 8일에 출원된 일본특원2004-296369호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 간선, 장거리계의 전송 용량 확대를 목적으로 WDM(Wavelength Division multiplexing)을 사용한 전송 시스템 및 광파이버의 개발이 활발하게 진행되어 왔다. WDM 전송용 광파이버에는 비선형 효과의 억제나 분산 제어라는 특성이 요구되어 왔다. 최근에는, 메트로라고 불리우는 수백㎞ 정도의 스팬의 시스템용으로 분산 슬로프를 줄인 파이버나 OH에 의한 손실 증가가 거의 없는 파이버 등이 제안되고 있다.
반면, 사무실이나 가정으로의 광파이버 도입(Fiber To The Home;FTTH)을 생각한 경우, 이러한 전송용 광파이버와는 다른 특성이 요구된다. 빌딩이나 주택 내에 광파이버를 둘러칠 때에는 반경 15㎜, 10㎜라는 매우 작은 굽힘이 생길 가능성 이 있다. 또 남은 길이를 수납할 때, 작은 굽힘 직경으로 감아도 손실 증가가 생기지 않는 것이 매우 중요해진다. 즉, 작은 굽힘 직경을 견디는 것이 FTTH용 광파이버로서 대단히 중요한 특성이 된다. 또 기지국에서 빌딩이나 주택까지 사용되는 광파이버(많게는, 통상의 파장 1300㎚ 전송용 SMF)와의 접속성도 중요한 포인트가 된다. 이와 같은 관점에서, 굽힘 손실을 줄인 광파이버의 보고나 특허 출원이 다수 이루어지고 있다(예를 들면, 특허문헌 1∼4, 비특허문헌 1∼5 참조.).
[특허문헌 1] 미국특허출원공개 제2004/0213531호 명세서
[특허문헌 2] 국제공개 제01/27667호 팜플렛
[특허문헌 3] 일본특개2004-133373호 공보
[특허문헌 4] 일본특허제2618400호 공보
[비특허문헌 1] 이케다 외,“접속 손실 저감형 저(低)굽힘 손실 광파이버", 전자정보통신학회 신학기보, 103, 255, OCS2003-43(2003)
[비특허문헌 2] 사토 외,“광액세스용 소직경 굽힘 대응형 광파이버", 전자정보통신학회 2003년 통신 소사이어티 대회 강연 논문집, B-10-30(2003)
[비특허문헌 3] S.Matsuo,etal.,“Bend-insensitive and Low-splice-1oss optical Fiber for indoor wiring in FTTH", Technical Digest of OFC2004, ThI3(2004)
[특허문헌 4] 이케다 외,“접속 손실 저감형 저굽힘 손실 광파이버", 전자정보통신학회 2004년 종합대회 논문집, B-10-1
[비특허문헌 5] I.Sakabe,et al., “Enhanced Bending Loss Insensitive Fiber and New Cables for CWDM Access Network," Proceedings of the 53rd IWCS,pp.112-118(2004)
현재의 FTTH 시스템에서는, 파장 1300㎚대 전송용 SMF를 사용한 PON(Passive Optical Network)가 널리 사용되고 있다.
그러나 이들 광파이버는, 일반적으로 30㎜ 정도의 굽힘 반경밖에 허용되지 않으며, 그것을 둘러칠 때에는 굽힘이 과잉 추가되지 않도록 세심한 주의가 필요하다.
최근에는, 파장 1300㎚대용 SMF의 국제 규격인 ITU-T G.652(이하, G.652로 기록한다.)에 준거한 파장 분산 특성을 유지하면서, 모드 필드 직경(이하, MFD로 기록한다.)을 작게 함으로써 허용 굽힘 반경을 15㎜ 정도까지 허용한 광파이버가 상품화되고 있다. 그러나 이와 같은 광파이버는, 15㎜ 이하의 굽힘 반경에서는 굽힘 손실이 급격하게 증대된다는 문제가 있었다. 도 1은, 허용 굽힘 반경 15㎜의 광파이버에서의 굽힘 손실의 굽힘 반경 의존성을 예시하는 그래프이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이 종래의 허용 굽힘 반경 15㎜의 광파이버는, 굽힘 반경이 10㎜보다 작아지면 굽힘 손실이 급격하게 증가해 버린다.
빌딩이나 가옥 내의 배선 용도에는, 15㎜ 이하의 굽힘 반경이 필요해지는 경우가 있다. 상기 특허문헌 1∼3 및 비특허문헌 1∼5에서 제안되고 있는 광파이버는, 반경 15㎜ 미만의 굽힘이 추가될 가능성이 있는 환경에서의 사용을 상정하고 있다. 일반적으로 굽힘 특성을 강화한 광파이버는, 제로 분산 파장이 길어지고 통상의 SMF에 비해 파장 1300㎚대에서의 파장 분산 절대값이 커진다. 예를 들면, 특허문헌 1에 개시되어 있는 저굽힘 손실 광파이버는, 파장 1300㎚대에서 ―4.6∼―10.7ps/㎚/㎞가 되는 실시예가 도시되어 있다. G.652의 1300㎚대에서의 파장 분산은, G.652의 제로 분산 파장과 슬로프의 규정으로 계산하면, 0부터 ―2.2ps/㎚/㎞의 범위에 있는 데 반해, 이 종래의 저굽힘 손실 광파이버의 파장 분산은 절대값으로서 큰 값으로 되어 있다. 그러나 가옥내 배선과 같이 수십m 오더의 전송 거리에서는, 이 레벨의 파장 분산이 문제가 되는 경우는 거의 없었다.
한편, 선로용 광파이버에 대해서도 케이블이나 클로저 박스 내에서의 취급을 고려한 경우, 굽힘 손실에 강한 것이 요구되고 있는데, 특허문헌 1에 나타난 저굽힘 손실 광파이버의 파장 분산치는, PON 시스템에서 문제가 되는 경우가 있다. FTTH 서비스에 사용되고 있는 PON 시스템에서는, 기지국에서 사용자용 전송으로 파장 1500㎚대, 사용자로부터 기지국쪽으로의 전송에 파장 1300㎚대를 사용하는 것이 ITU-T G.983 등에 규정되어 있다. 파장 1300㎚대용 광원으로서는, 저렴한 Fabry-perot 레이저(이하, FP 레이저라고 기록한다.)가 널리 사용되고 있다. FP 레이저는 멀티 모드 발신이 되기 때문에, 그 전송 특성은 전송 선로가 되는 광파이버의 파장 분산치에 크게 영향을 받는다. 현재의 전송 기기는 G.652의 파장 분산 특성을 상정하여 설계되어 있기 때문에, 종래의 저굽힘 손실 광파이버가 가진 절대값이 큰 파장 분산치는 통신 장해를 일으킬 가능성이 있어 바람직하지 않은 경우가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어지며 G.652에 규정되어 있는 파장 분산 특성에 준거하면서 굽힘 손실이 대단히 적은 SMF의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 컷오프 파장이 1260㎚ 이하, 제로 분산 파장이 1300㎚∼1324㎚의 범위, 제로 분산 슬로프가 0.093ps/㎚2/㎞ 이하, 파장 1310㎚에서의 MFD가 5.5㎛∼7.9㎛의 범위, 및 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB 이하인 SMF를 제공한다.
본 발명에서, 상기 컷오프 파장은 케이블 컷오프 파장, 파이버 컷오프 파장 또는 점퍼 컷오프 파장 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 SMF에서, 파장 1550㎚에서의 파장 분산치가 +18ps/㎚/km 이하인 것이 바람직하고, +17ps/㎚/㎞ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 SMF에서, 분산 슬로프/파장 분산치로 정의되는 RDS가 파장 1550㎚에서 0.003㎚-1∼0.004㎚-1의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 SMF에서, 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.1dB 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 SMF에서, 반경 7.5㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB 이하인 것이 바람직하고, 반경 5.0㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 SMF에서, 반경 r1, 굴절율 n1의 중심 코어와, 상기 중심 코어의 외주에 설치된 반경 r2, 굴절율 n2의 내측 클래드와, 상기 내측 클래드의 외주에 설치된 반경 r3, 굴절율 n3의 트렌치부와, 상기 트렌치부의 외주에 마련된 반경 r4, 굴절율 n4의 외측 클래드를 갖고, 각 부의 굴절율이 n1>n4≥n2>n3가 되는 굴절율 분포를 갖는 것이 바람직하다.
상기 트렌치부를 갖는 SMF에서, 외측 클래드의 굴절율 n4를 기준으로 했을 때의 중심 코어의 비굴절율차 Δ1, 내측 클래드의 비굴절율차 Δ2, 트렌치부의 비굴절율차 Δ3의 각각이, 다음의 관계,
0.40% ≤Δ1≤0.85%
―0.20%≤Δ2≤0.00%
―1.O%<Δ3<Δ2를 만족시키는 것이 바람직하다.
상기 트렌치부를 갖는 SMF에서, 중심 코어의 반경 r1, 내측 클래드의 반경 r2 및 트렌치부의 반경 r3의 각각이 다음 관계,
1.5<r2/r1<3.0
0.5<(r3-r2)/r1<3.0을 만족하는 것이 바람직하다.
상기 트렌치부를 갖는 SMF에서, 트렌치부의 반경 r3이 6㎛∼20㎛의 범위인 것이 바람직하다.
상기 트렌치부를 갖는 SMF에서, 외측 클래드의 반경 r4가 28㎛∼64㎛의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 SMF에서, 반경 r1, 굴절율 n1의 중심 코어와, 해당 중심 코어의 외주에 설치된 반경 r4, 굴절율 n4의 내측 클래드와, 해당 내측 클래드의 외주에 마련된 반경 r4, 굴절율 n4의 외측 클래드를 가지고, 각 부의 굴절율이 n1>n4>n2가 되는 W형 굴절율 분포를 갖는 것이 바람직하다.
상기 W형 굴절율 분포를 가지는 SMF에서, 외측 클래드를 기준으로 했을 때의 중심 코어의 비굴절율차를 Δ1, 내측 클래드의 비굴절율차를 Δ2로 했을 때, 이하의 관계,
0.42%≤Δ1≤0.85%
1.5≤r2/r1≤5.0
―1.0%≤Δ2≤―0.05%를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 W형 굴절율 분포를 가지는 SMF에서 y=(r2/r1)·|Δ2|로 했을 때, 이하의 관계,
1.4·Δ1-0.8≤y≤1.4·Δ1-0.05
y≥0.075%를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 W형 굴절율 분포를 가지는 SMF에서, 내측 클래드의 반경 r2가 4.5㎛∼16㎛의 범위인 것이 바람직하다.
상기 W형 굴절율 분포를 가지는 SMF에서, 외측 클래드의 반경 r4가 28㎛∼64㎛의 범위인 것이 바람직하다.
도 1은 종래의 SMF에서의 굽힘 손실의 굽힘 반경 의존성을 예시하는 그래프이다.
도 2는 굽힘 손실의 Δ3 의존성을 예시하는 그래프이다.
도 3은 실시예 1에서 제조한 저굽힘 손실 SMF의 굴절율 분포를 도시한 그래프이다.
도 4는 실시예 2에서 제조한 저굽힘 손실 SMF의 굴절율 분포를 도시한 그래프이다.
도 5는 실시예 3에서 제조한 저굽힘 손실 SMF의 굴절율 분포를 도시한 그래프이다.
도 6은 실시예 4에서 제조한 저굽힘 손실 SMF의 굴절율 분포를 도시한 그래프이다.
도 7은 실시예 5에서 제조한 저굽힘 손실 SMF의 굴절율 분포를 도시한 그래프이다.
도 8은 실시예 6에서 제조한 저굽힘 손실 SMF의 굴절율 분포를 도시한 그래프이다.
<부호의 설명>
1…중심 코어, 2…내측 클래드, 3…트렌치부, 4,5…외측 클래드, 10,20,30,40,50,60…SMF
본 발명의 저굽힘 손실 SMF는, 컷오프 파장이 1260㎚ 이하, 제로 분산 파장이 1300㎚∼1324㎚의 범위, 제로 분산 슬로프가 0.093ps/㎚2/㎞ 이하, 파장 1310㎚에서의 MFD가 5.5㎛∼7.9㎛의 범위, 및 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB 이하인 특성을 가진다.
또 본 발명의 저굽힘 손실 SMF의 컷오프 파장은, 파이버의 사용 상태에 따라 케이블 컷오프 파장, 파이버 컷오프 파장 또는 점퍼 컷오프 파장에 의해 정의된다. 각각의 컷오프 파장의 측정 방법은, ITU-T G.650.1, “Definitions and test methods for linear, deterministic attributes of single-mode fibre and cable"에서 규정되어 있다.
또 본 발명의 저굽힘 손실 SMF는, 파장 1550㎚에서의 파장 분산치가 +18ps/㎚/㎞ 이하인 것이 바람직하다. G.652에서는, 파장 1550㎚에서의 파장 분산치의 티피컬치로서 17ps/㎚/㎞가 기재되어 있으며, 이보다도 극단적으로 큰 값을 나타낸 경우, 선로 설계 관점에서 바람직하지 않다.
또한 본 발명의 저굽힘 손실 SMF는, 파장 1550㎚에서의 RDS(Relative Dispersion S1ope)는, 0.003㎚-1∼0.004㎚-1의 범위인 것이 바람직하다. 이 RDS는, (분산 슬로프)/(파장 분산치)로 구해지는 파라미터이고, 분산 보상 파이버와 피보상 파이버의 적합성을 판단하는 지표가 된다. 현상(現狀)의 G.652에 규정된 광파이버(이하, G.652파이버로 기록한다.)의 RDS는, 0.0032㎚-1 정도이다. 고속, 장거리 전송을 할 때에는 분산 보상 파이버가 불가결해진다. 현재 널리 사용되고 있는 G.652 파이버와 같은 정도의 RDS이면, G.652 파이버용 분산 보상 파이버의 유용(流用)이 가능하여 경제적이다. 본 발명의 SMF에서, RDS가 0.003㎚-1∼0.004㎚-1의 범위에 있으면, G.652 파이버용 분산 보상 광파이버의 이용이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서 저굽힘 손실 SMF는 반경 r1, 굴절율 n1의 중심 코어와, 상기 중심 코어의 외주에 마련된 반경 r2, 굴절율 n2의 내측 클래드와, 상기 내측 클래드의 외주에 마련된 반경 r3, 굴절율 n3의 트렌치부와, 상기 트렌치부의 외주에 마련된 반경 r4, 굴절율 n4의 외측 클래드를 가지고, 각 부의 굴절율이 n1>n4≥n2>n3이 되는 굴절율 분포를 갖는 것이 바람직하다. 더우기, 내측 클래드, 트렌치부 및 외측 클래드의 각각의 반경 r2, r3, r4는 중심 코어의 중심에서 각 부의 외주단까지의 거리이다. 도 3∼도 5는, 트렌치부를 갖는 저굽힘 손실 SMF(10),(20),(30)의 굴절율 분포를 예시하는 도면이고, 이러한 도면 중에서 부호 1은 중앙 코어, 2는 내측 클래드, 3은 트렌치부, 4와 5는 외측 클래드를 나타내고 있다.
이와 같은 굴절율 분포는 특허문헌 4에 개시되어 있다. 그러나 특허문헌 4에 기재된 발명에서는, 1550㎚ 부근에 제로 분산 파장을 취하는, 이른바 분산 시프트 광파이버의 설계에서의 본 굴절율 분포 효과에 대해서 개시하고 있는데, 본 발명의 주목적인 제로 분산 파장이 1300㎚ 부근에서의 본 굴절율 분포 효과에 관해서는 개시되어 있지 않다.
상기 트렌치부를 갖는 저굽힘 손실 SMF(10),(20),(30)에서 외측 클래드의 굴절율 n4를 기준으로 했을 때의 중심 코어의 비굴절율차 Δ1, 내측 클래드의 비굴절율차 Δ2, 트렌치부의 비굴절율차 Δ3의 각각이 다음 관계,
0.40% ≤Δ1≤0.85%
―0.20%≤Δ2≤0.00%
―1.O%<Δ3<Δ2를 갖는 것이 바람직하고, 또한 중심 코어의 반경 r1, 내측 클래드의 반경 r2 및 트렌치부의 반경 r3의 각각이 다음 관계,
1.5<r2/r1<3.0
0.5<(r3-r2)/r1<3.0을 만족하는 것이 바람직하다.
중심 코어의 비굴절율차 Δ1가 0.40%보다 적어지면, 파장 131O㎚에서의 MFD가 7.9㎛보다 커지고, 그에 따라 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.1dB를 초과하기 때문에, 본 발명의 목적인 저굽힘 손실이라는 특성을 만족할 수 없게 된다. 또 중심 코어의 비굴절율차 Δ1이 0.85%를 초과하면, 제로 분산 파장을 1300㎚∼1324㎚의 범위로 축소할 수 없게 된다.
내측 클래드의 비굴절율차 Δ2에 관해서는, 제로 분산 파장과 155O㎚에서의 파장 분산치의 관점에서 ―0.20%∼0.00%의 범위로 할 필요가 있다. Δ2가 ―0.20%보다 작은 경우에는, 원하는 제로 분산 파장과 1550㎚의 파장 분산을 만족시키기 위해 r2/r1을 3.0 이상으로 할 필요가 있으며, 파이버 제조성의 관점에서 바람직하지 않다. 또 Δ2가 0.00%를 넘는 경우에는 1300㎚∼1324㎚의 범위의 제로 분산 파장과 전형적으로 17ps/㎚/㎞의 파장 1550㎚에서의 파장 분산치라는 조건을 만족할 수 없게 된다.
트렌치부의 비굴절율차 Δ3은, 굽힘 손실 저감 관점에서 ―1.O% 이상 Δ2미만으로 할 필요가 있다.
도 2는, r2/r1=2.2, Δ1=0.50%, Δ2=0.0%, Δ3=―0.1∼―1.3%의 굴절율 분포를 기본으로 하고, (r3-r2)/r1을 0.6, 0.8, 1.5로 변화시킨 SMF에서의 굽힙 손실의 Δ3 의존성을 시뮬레이션한 결과를 도시한 그래프이다. 더우기, 상기 시뮬레이션에서 컷오프 파장으로서 케이블 컷오프 파장을 상정하고, 케이블 컷오프 파장은 전부 1220㎚로 했다. 도 2에 도시한 바와 같이, (r3-r2)/r1의 차이에 따라 경향이 변화하는데, 굽힘 손실은 Δ3에 대해 극소치를 취하는 변화를 하는 것을 알 수 있다. 따라 서, Δ3는 Δ2보다도 비굴절율차가 작지 않으면 충분한 굽힘 손실 저감 효과를 얻을 수 없고, 또 Δ3가―1.O%보다 작은 경우에는 굽힘 손실 저감 관점에서는 효과가 없어진다. Δ3은 ―0.2% ∼―0.6%의 범위에 있는 것이 바람직하다.
r2/r1은 1.5∼3.O의 범위로부터 Δ1 등에 따라 선택된다. Δ1가 작은 경우에는 상술한 범위에서 큰 r2/r1이 선택되고, Δ1가 큰 경우에는 상술한 범위에서 작은 r2/r1이 선택된다.
(r3-r2)/r1은, Δ3과의 조합에서 유연하게 설정할 수 있다. 그러나 (r3-r2)/r1이 0.5를 밑돈 경우, 파장 분산 제어 및 굽힘 손실 저감의 관점에서 충분한 효과를 얻을 수 없다. 또 3.0을 초과하면 싱글 모드 전송을 할 수 없게 될 가능성이 있다.
트렌치부의 반경 r4는 전술한 파라미터의 조합에 따라 5.0㎛∼20㎛의 범위에서 선택된다.
외측 클래드의 반경 r4는, 전술한 각 파라미터와는 관계 없이 설정할 수 있다. 일반적인 광파이버의 외측 클래드의 반경 r4는, 중심치로서 62.5㎛(직경 125㎛)로 하는 경우가 많지만, 사용 목적에 따라 중심치로서 30㎛∼62.5㎛의 범위에서 적절히 설정된다. 예를 들면, 작은 굽힘 직경으로 감아 수납하는 것이 상정되는 부품용의 광파이버에서는 40㎛로 설정되는 것이 많다. 따라서 제조 마진 등을 고려하면 r4는 28㎛∼64㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다.
표 1∼3에 여러가지 조건에서의, 트렌치부를 갖는 본 발명의 저굽힘 손실 SMF의 설계예를 나타낸다(예 1∼예 22 참조.). 이들 예 1∼예 22에서, 케이블 컷오프 파장은 모두 1220㎚로 했다.
Figure 112007018841159-pct00001
Figure 112007018841159-pct00002
Figure 112007018841159-pct00003
표 1,2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 관한 예 1∼예 18의 저굽힘 손실 SMF는, 파장 1550㎚에서의 파장 분산치가 +18ps/㎚/㎞ 이하이고, 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.1dB 이하이고, G.652에 규정되어 있는 파장 분산 특성에 준거하면서 굽힘 손실이 매우 적은 SMF를 실현할 수 있다.
본 발명의 저굽힘 손실 SMF는, 각 층의 굴절율 분포 및 반경을, 전술한 각 파라미터를 만족할 수 있도록 적절히 설정하는 것 외에는 종래 주지의 SMF와 같은 재질(예를 들면, 석영계 글라스) 및 같은 제조방법(예를 들면, MCVD법이나 외장법 등)을 사용하여 제조할 수 있다.
본 발명의 저굽힘 손실 SMF는, G.652에 규정되어 있는 파장 분산 특성에 준거하면서 굽힘 손실이 매우 적은 것이기 때문에, FTTH 시스템에서의 가옥내 배선용 SMF 등으로서도 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시형태에서, 저굽힘 손실 SMF는 반경 r1, 굴절율 n1의 중심 코어와, 상기 중심 코어의 외주에 마련된 반경 r2, 굴절율 n2의 내측 클래드와, 상기 내측 클래드의 외주에 마련된 반경 r4, 굴절율 n4의 외측 클래드를 가지고, 각 부의 굴절율이 n1>n4>n2가 되는 W형 굴절율 분포를 가진 구조를 갖는다. 더욱이 내측 클래드 및 외측 클래드의 각각의 반경 r2, r4는 중심 코어의 중심에서 각 부의 외주단까지의 거리이다. 도 6∼도 8은, 본 발명의 W형 굴절율 분포를 갖는 저굽힘 손실 SMF(40),(50),(60)의 굴절율 분포를 예시하는 도면이고, 이러한 도면 중 부호 1은 중앙 코어, 2는 내측 클래드, 4와 5는 외측 클래드를 나타내고 있다.
상기 W형 굴절율 분포를 갖는 저굽힘 손실 SMF(40),(50),(60)에서 외측 클래드를 기준으로 했을 때의 중심 코어의 비굴절율차를 Δ1, 내측 클래드의 비굴절율차를 Δ2로 했을 때, 이하의 관계,
0.42%≤Δ1≤0.85%
1.5≤r2/r1≤5.0
―1.0%≤Δ2≤―0.05%를 만족하는 것이 바람직하다.
또한 y=(r2/r1)·|Δ2|로 했을 때, 이하의 관계,
1.4·Δ1-0.8≤y≤1.4·Δ1-0.05
y≥0.075%를 만족하는 것이 바람직하다.
중심 코어의 비굴절율차 Δ1이 0.42%보다 작게 되면, 파장 131O㎚에서의 MFD가 7.9㎛보다 커지고, 그에 따라 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB를 초과하기 때문에, 본 발명의 저굽힘 손실 실현이라는 목적을 달성할 수 없게 된다. 반면, 비굴절율차 Δ1이 0.85%를 초과하면, 파장 1310㎚에서의 MFD가 5.5㎛을 밑돈다. 이 경우, 접속성이 악화될 가능성이 있어 바람직하지 않다. 내측 클래드를 규정하는 r2/r1, Δ2에 관해서는 r2/r1이 1.5∼5.0의 범위 내, Δ2가 ―1.O% ∼―0.05%의 범위 내인 것이 바람직하다. 이러한 파라미터는, 제법에 따라 적절한 값이 선택된다.
또 r2/r1, Δ1, Δ2에 대해서는, y=(r2/r1)·|Δ2|로 정의되는 y가 (1.4·Δ1-0.8)∼(1.4·Δ1-0.05)의 범위 내가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. Δ1에 대해 y를 상기 범위로 설정함으로써 제로 분산 파장을 1300㎚에서 1324㎚의 범위 내로 할 수 있게 된다. 또한 y가 0.075%보다 작은 경우에도 상기 2개의 조건을 만족할 수 없게 된다.
상기 W형 굴절율 분포를 갖는 저굽힘 손실 SMF(40),(50),(60)에서 내측 클래드의 반경 r2가 4.5㎛∼16㎛의 범위인 것이 바람직하다.
외측 클래드의 반경 r4는, 전술한 각 파라미터와는 무관하게 설정 가능하다. 일반적인 광파이버의 외측 클래드의 반경 r4는, 중심치로서 62.5㎛(직경 125㎛)이라고 하는 경우가 많지만, 사용 목적에 따라 중심치로서 30㎛∼62.5㎛의 범위에서 적절히 설정된다. 예를 들면, 작은 굽힘 직경으로 감아 수납하는 것이 상정되는 부품용 광파이버에서는, 40㎛로 설정되는 경우가 많다. 따라서, 제조 마진 등을 고려하면, r4는 28㎛∼64㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다.
표 4∼6에, 여러가지 조건에서의 W형 굴절율 분포를 가지는 본 발명의 저굽힘 손실 SMF의 설계예를 나타낸다(예 23∼예 44 참조.). 이러한 예 23∼예 44에서 케이블 컷오프 파장은 모두 1220㎚로 했다.
Figure 112007018841159-pct00004
Figure 112007018841159-pct00005
Figure 112007018841159-pct00006
표 4∼6에 나타낸 바와 같이 본 발명에 관한 예 23∼예 44의 저굽힘 손실 SMF는, 파장 1550㎚에서의 파장 분산치가 +18ps/㎚/㎞ 이하이고, 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB 이하이고, G.652에 규정되어 있는 파장 분산 특성에 준거하면서 굽힘 손실이 대단히 적은 SMF를 실현할 수 있다.
<실시예>
(실시예 1)
본 실시예에서는, 표 2에 나타내는 예 14를 바탕으로 하여 본 발명에 관한 저굽힘 손실 SMF를 제조했다. 도 3에 본 실시예에서 제조한 저굽힘 손실 SMF(10)의 굴절율 분포를 도시한다. 이 저굽힘 손실 SMF(10)는, 석영계 글라스로 이루어진 중심 코어(1), 내측 클래드(2), 트렌치부(3) 및 일부의 외측 클래드(4)를 MCVD법에 의해 합성한 후에 외장시키고, 나머지 외측 클래드(5)를 합성하고 얻어진 광파이버 모재를 통상의 SMF와 동일하게 구분함으로써 제조했다. 얻어진 저굽힘 손실 SMF(10)의 각 특성을 측정했다. 그 결과를 표 7에 나타낸다.
Figure 112007018841159-pct00007
본 실시예의 저굽힘 손실 SMF(10)는 파장 1310㎚에서의 MFD가 7.40㎛와 G.652의 범위보다 작은 값이었으나, 제로 분산 파장은 1316.5㎚로서 G.652의 규정을 만족했다. 파장 1550㎚에서의 파장 분산치는 16.5ps/㎚/㎞로서 G.652의 티피컬치에 준하는 값이 얻어졌다. 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실은, 파장 1550㎚에서 0.03dB로 매우 작게 되며 G.652의 파장 분산 특성을 유지하면서 굽힘 손실이 매우 작은 SMF가 얻어졌다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 표 1에 나타내는 예 6을 기초로 하여 본 발명에 관한 저굽힘 손실 SMF를 제조했다. 도 4에 본 실시예에서 제조한 저굽힘 손실 SMF(20)의 굴절율 분포를 도시한다. 이 저굽힘 손실 SMF(20)는 석영계 글라스로 이루어진 중심 코어(1), 내측 클래드(2), 트렌치부(3) 및 일부의 외측 클래드(4)를 MCVD법에 의해 합성한 후에 외장시키고, 나머지의 외측 클래드(5)를 합성하여 얻어진 광파이버 모재를 통상의 SMF와 같이 구분함으로써 제조했다. 얻어진 저굽힘 손실 SMF(20)의 각 특성을 측정했다. 그 결과를 표 8에 나타낸다.
Figure 112007018841159-pct00008
본 실시예의 저굽힘 손실 SMF(20)는, 파장 1310㎚에서의 MFD가 6.19㎛로서 실시예 1의 SMF보다 더 작은 MFD가 되었다. 그러나 제로 분산 파장은 1306.2㎚로서 G.652의 규정을 만족했다. 파장 1550㎚에서의 파장 분산치는 16.6ps/㎚/㎞로서 G.652의 티피컬치에 준하는 값이 얻어졌다.
굽힘 손실은, 반경 10㎜ 뿐만 아니라 반경 7.5㎜ 및 반경 5.0㎜로 10회 감은 경우에도, 파장 1550㎚에서 0.1dB 미만의 대단히 작은 값이 얻어졌다. 또 파장 1650㎚에서도 반경 10㎜ 및 7.5㎜의 굽힘 반경에서는, 굽힘 손실이 거의 관측되지 않았다. 이와 같이 본 실시예에서는, G.652의 파장 분산 특성을 유지하면서 굽힘 손실이 매우 작은 SMF가 얻어졌다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 표 1에 나타내는 예 6을 바탕으로 하여 본 발명에 관한 저굽힘 손실 SMF를 제조했다. 도 5에 본 실시예에서 제조한 저굽힘 손실 SMF(30)의 굴절율 분포를 도시한다. 이 저굽힘 손실 SMF(30)는 석영계 글라스로 이루어진 중심 코어(1), 내측 클래드(2), 트렌치부(3) 및 일부의 외측 클래드(4)를 MCVD법에 의해 합성한 후에 외장시키고, 나머지의 외측 클래드(5)를 합성하여 얻어진 광파이버 모재를 통상의 SMF와 동일하게 구분함으로써 제조했다. 얻어진 저굽힘 손실 SMF(30)의 각 특성을 측정했다. 그 결과를 표 9에 나타낸다.
Figure 112007018841159-pct00009
본 실시예의 저굽힘 손실 SMF(30)는, 파장 1310㎚에서의 MFD가 7.67㎛이고, 실시예 1의 SMF보다도 커졌다. 제로 분산 파장은 1309.3㎚로서 G.652의 규정을 만족했다. 파장 1550㎚에서의 파장 분산치는 17.3ps/㎚/㎞로서 G.652의 티피컬치에 준하는 값이 얻어졌다. 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실은, 파장 1550㎚에서 0.03dB로 상당히 줄어들었으며, G.652의 파장 분산 특성을 유지하면서 굽힘 손실이 매우 작은 SMF가 얻어졌다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 표 4에 나타내는 예 24를 바탕으로 하여 본 발명에 관한 저굽힘 손실 SMF를 제조했다. 도 6에 본 실시예에서 제조한 저굽힘 손실 SMF(40)의 굴절율 분포를 나타낸다. 이 저굽힘 손실 SMF(40)는 석영계 글라스로 이루어진 중심 코어(1), 내측 클래드(2)를 VAD법에 의해 합성하고, 외측 클래드(5)를 외장법에 의해 합성하고, 얻어진 광파이버 모재를 통상의 SMF와 같이 구분함으로써 제조했다. 얻어진 저굽힘 손실 SMF(40)의 각 특성을 측정했다. 그 결과를 표 10에 나타낸다.
Figure 112007018841159-pct00010
본 실시예의 저굽힘 손실 SMF(40)는, 파장 1310㎚에서의 MFD가 7.90㎛로 G.652의 범위보다 작은 값이었지만, 제로 분산 파장은 1313.8㎚로서 G.652의 규정을 만족했다. 파장 1550㎚에서의 파장 분산치는 16.4ps/㎚/㎞이고, G.652의 티피컬치에 준하는 값이 얻어졌다. 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실은, 파장 1550㎚에서 0.14dB로 상당히 줄어들었으며, G.652의 파장 분산 특성을 유지하면서 굽힘 손실이 매우 작은 SMF가 얻어졌다.
(실시예 5)
본 실시예에서는, 표 4에 나타내는 예 28을 바탕으로 하여 본 발명에 관한 저굽힘 손실 SMF를 제조했다. 도 7에 본 실시예에서 제조한 저굽힘 손실 SMF(50)의 굴절율 분포를 나타낸다. 이 저굽힘 손실 SMF(50)는 석영계 글라스로 이루어진 중심 코어(1), 내측 클래드(2) 및 일부의 외측 클래드(4)를 MCVD법에 의해 합성한 후에 외장시키고, 나머지의 외측 클래드(5)를 합성하여 얻어진 광파이버 모재를 통상의 SMF와 동일하게 구분함으로써 제조했다. 얻어진 저굽힘 손실 SMF(50)의 각 특성을 측정했다. 그 결과를 표 11에 나타낸다.
Figure 112007018841159-pct00011
본 실시예의 저굽힘 손실 SMF(50)는, 파장 1310㎚에서의 MFD가 7.28㎛로 G.652의 범위보다 작은 값이었으나, 제로 분산 파장은 1302.3㎚로서 G.652의 규정을 만족했다. 파장 1550㎚에서의 파장 분산치는 16.6ps/㎚/㎞로서 G.652의 티피컬치에 준하는 값이 얻어졌다. 반경 7.5㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실은, 파장 1550㎚에서 0.15dB로 상당히 줄어들었으며, G.652의 파장 분산 특성을 유지하면서 굽힘 손실이 매우 작은 SMF가 얻어졌다.
(실시예 6)
본 실시예에서는, 표 5에 나타내는 예 35를 바탕으로 하여 본 발명에 관한 저굽힘 손실 SMF를 제조했다. 도 8에 본 실시예에서 제조한 저굽힘 손실 SMF(60)의 굴절율 분포를 도시한다. 이 저굽힘 손실 SMF(60)는 석영계 글라스로 이루어진 중심 코어(1), 내측 클래드(2) 및 일부의 외측 클래드(4)를 MCVD법에 의해 합성한 후에 외장시키고, 나머지의 외측 클래드(5)를 합성하여 얻어진 광파이버 모재를 통상의 SMF와 동일하게 구분함으로써 제조했다. 얻어진 저굽힘 손실 SMF(60)의 각 특성을 측정했다. 그 결과를 표 12에 나타낸다.
Figure 112007018841159-pct00012
본 실시예의 저굽힘 손실 SMF(60)는, 파장 1310㎚에서의 MFD가 6.27㎛로 G.652의 범위보다 작은 값이었으나, 제로 분산 파장은 1310.8㎚로서 G.652의 규정을 만족했다. 파장 1550㎚에서의 파장 분산치는 15.6ps/㎚/㎞로서 G.652의 티피컬치에 준하는 값이 얻어졌다. 반경 5㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실은, 파장 1550㎚에서 0.09dB로 상당히 줄어들었으며, G.652의 파장 분산 특성을 유지하면서 굽힘 손실이 매우 작은 SMF가 얻어졌다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했으나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지는 않는다. 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 구성의 부가, 생략, 치환 및 기타 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않으며 첨부한 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.
본 발명의 SMF는, 컷오프 파장이 1260㎚ 이하, 제로 분산 파장이 1300㎚∼1324㎚의 범위, 제로 분산 슬로프가 0.093ps/㎚2/㎞ 이하, 파장 1310㎚에서의 MFD가 5.5㎛∼7.9㎛의 범위, 및 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB 이하인 특성을 갖는 것이므로, G.652에 규정되어 있는 파장 분산 특성에 준거하면서 굽힘 손실이 대단히 적은 SMF를 실현할 수 있다.

Claims (29)

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  10. 삭제
  11. 컷오프 파장이 1260㎚ 이하, 제로 분산 파장이 1300㎚∼1324㎚의 범위, 제로 분산 슬로프가 0.093ps/㎚2/㎞ 이하, 파장 1310㎚에서의 모드 필드 직경(MFD)이 5.5㎛∼7.9㎛의 범위, 및 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB 이하인 싱글모드 광파이버로서,
    반경 r1, 굴절율 n1의 중심 코어와, 상기 중심 코어의 외주에 설치된 반경 r2, 굴절율 n2의 내측 클래드와, 상기 내측 클래드의 외주에 설치된 반경 r3, 굴절율 n3의 트렌치부와, 상기 트렌치부의 외주에 설치된 반경 r4, 굴절율 n4의 외측 클래드를 가지고, 각 부의 굴절율이 n1>n4≥n2>n3이 되는 굴절율 분포를 갖는 싱글모드 광파이버.
  12. 제11항에 있어서, 상기 외측 클래드의 굴절율 n4를 기준으로 했을 때의 중심 코어의 비굴절율차 Δ1, 상기 내측 클래드의 비굴절율차 Δ2, 상기 트렌치부의 비굴절율차 Δ3의 각각이 다음의 관계,
    0.40% ≤Δ1≤0.85%
    ―0.20%≤Δ2≤0.00%
    ―1.O%<Δ3<Δ2를 만족시키는 싱글모드 광파이버.
  13. 제11항에 있어서, 상기 중심 코어의 반경 r1, 상기 내측 클래드의 반경 r2 및 상기 트렌치부의 반경 r3의 각각이 다음의 관계,
    1.5<r2/r1<3.0
    0.5<(r3-r2)/r1<3.0을 만족하는 싱글모드 광파이버.
  14. 제11항에 있어서, 상기 트렌치부의 반경 r3이 6㎛∼20㎛의 범위인 싱글모드 광파이버.
  15. 제11항에 있어서, 외측 클래드의 반경 r4가 28㎛∼64㎛의 범위인 싱글모드 광파이버.
  16. 컷오프 파장이 1260㎚ 이하, 제로 분산 파장이 1300㎚∼1324㎚의 범위, 제로 분산 슬로프가 0.093ps/㎚2/㎞ 이하, 파장 1310㎚에서의 모드 필드 직경(MFD)이 5.5㎛∼7.9㎛의 범위, 및 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB 이하인 싱글모드 광파이버로서,
    반경 r1, 굴절율 n1의 중심 코어와, 상기 중심 코어의 외주에 설치된 반경 r2, 굴절율 n2의 내측 클래드와, 해당 내측 클래드의 외주에 마련된 반경 r4, 굴절율 n4의 외측 클래드를 가지고, 각 부의 굴절율이 n1>n4>n2가 되는 W형 굴절율 분포를 갖는 싱글모드 광파이버.
  17. 제16항에 있어서, 상기 외측 클래드를 기준으로 했을 때의 중심 코어의 비굴절율차를 Δ1, 상기 내측 클래드의 비굴절율차를 Δ2로 했을 때, 이하의 관계,
    0.42%≤Δ1≤0.85%
    1.5≤r2/r1≤5.0
    ―1.0%≤Δ2≤―0.05%를 만족하는 싱글모드 광파이버.
  18. 제16항에 있어서, y=(r2/r1)·|Δ2|로 했을 때, 이하의 관계,
    1.4·Δ1-0.8≤y≤1.4·Δ1-0.05
    y≥0.075%를 만족하는 싱글모드 광파이버.
  19. 제16항에 있어서, 상기 내측 클래드의 반경 r2가 4.5㎛∼16㎛의 범위인 싱글모드 광파이버.
  20. 제16항에 있어서, 상기 외측 클래드의 반경 r4가 28㎛∼64㎛의 범위인 싱글모드 광파이버.
  21. 제11항 또는 제16항에 있어서, 상기 컷오프 파장은 케이블 컷오프 파장인 싱글모드 광파이버.
  22. 제11항 또는 제16항에 있어서, 상기 컷오프 파장은 파이버 컷오프 파장인 싱글모드 광파이버.
  23. 제11항 또는 제16항에 있어서, 상기 컷오프 파장은 점퍼 컷오프 파장인 싱글모드 광파이버.
  24. 제11항 또는 제16항에 있어서, 파장 1550㎚에서의 파장 분산치가 +18ps/㎚/km 이하인 싱글모드 광파이버.
  25. 제24항에 있어서, 파장 1550㎚에서의 파장 분산치가 +17ps/㎚/㎞ 이하인 싱글모드 광파이버.
  26. 제11항 또는 제16항에 있어서, 분산 슬로프/파장 분산치로 정의되는 RDS가 파장 1550㎚에서 0.003㎚-1∼0.004㎚-1의 범위인 싱글모드 광파이버.
  27. 제11항 또는 제16항에 있어서, 반경 10㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.1dB 이하인 싱글모드 광파이버.
  28. 제11항 또는 제16항에 있어서, 반경 7.5㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB 이하인 싱글모드 광파이버.
  29. 제11항 또는 제16항에 있어서, 반경 5.0㎜로 10회 감았을 때 생기는 굽힘 손실이 파장 1550㎚에서 0.5dB 이하인 싱글모드 광파이버.
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