KR101991659B1 - 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유 - Google Patents

대면적 모드 분포를 가지는 광섬유 Download PDF

Info

Publication number
KR101991659B1
KR101991659B1 KR1020170154080A KR20170154080A KR101991659B1 KR 101991659 B1 KR101991659 B1 KR 101991659B1 KR 1020170154080 A KR1020170154080 A KR 1020170154080A KR 20170154080 A KR20170154080 A KR 20170154080A KR 101991659 B1 KR101991659 B1 KR 101991659B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
core
optical fiber
regular hexagon
vertex
distance
Prior art date
Application number
KR1020170154080A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190056780A (ko
Inventor
오치환
정창현
조형수
김대영
한재완
박가예
Original Assignee
대한광통신 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대한광통신 주식회사 filed Critical 대한광통신 주식회사
Priority to KR1020170154080A priority Critical patent/KR101991659B1/ko
Publication of KR20190056780A publication Critical patent/KR20190056780A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101991659B1 publication Critical patent/KR101991659B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02004—Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G02B6/02009—Large effective area or mode field radius, e.g. to reduce nonlinear effects in single mode fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02295—Microstructured optical fibre
    • G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
    • G02B6/02319—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by core or core-cladding interface features
    • G02B6/02323—Core having lower refractive index than cladding, e.g. photonic band gap guiding
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0286—Combination of graded index in the central core segment and a graded index layer external to the central core segment

Abstract

본 발명은 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 코어(core) 및, 코어 주변의 다수의 측부 로드(side rods)를 구비하며, 2μm 파장 근방에서 0 또는 0과 값의 가까운 음의 분산 특성을 나타내는 광섬유에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 광섬유의 코어를 통하여는 기본 모드(fundamental mode)만 통과하고, 고차 모드(higher order mode)들은 광섬유가 구부러지게 되면 빠져나가게 되며, 또한 2μm 파장 근방에서 0 또는 0과 가까운 값의 음(negative)의 분산 특성을 가지는 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유를 제공한다.

Description

대면적 모드 분포를 가지는 광섬유{LARGE MODE AREA OPTICAL FIBER}
본 발명은 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 코어(core) 및, 코어 주변의 다수의 측부 로드(side rods)를 구비하며, 2μm 파장 근방에서 0 또는 0과 가까운 값의 음의 분산 특성을 나타내는 광섬유에 관한 것이다.
대면적 모드 분포(large mode area, LMA)를 가지는 광섬유 레이저는 고출력 파워를 가진다는 점과, 열 특성이 좋다는 점, 그리고 면적/부피 비율이 크고, 빔(beam)의 품질이 좋기 때문에 많은 관심을 받아왔다. LMA 광섬유는 코어(core)의 직경을 증가시킴으로써 모드 영역을 증가시킨다. 그러나 큰 코어 직경을 가진 LMA 단일 모드(single mode) 광섬유는 제작하기가 어려운데, 그 이유는 제작과정에서 코어와 클래드(clad)의 굴절률 차이를 제어하기가 어렵기 때문이다. 더욱이 전통적인 실리카 섬유에서는 큰 굽힘 손실(bending loss) 때문에 LMA 조건을 달성하기가 어려운 점도 있다. 광결정섬유(photonic crystal fiber, PCF)는 광섬유에서 LMA 단일 모드(single mode) 동작 문제를 해결하는데 큰 기여를 하였다. 광결정섬유(PCF)에서는, 인접 홀(hole) 간의 거리와, 에어홀(air hole)의 직경을 변화시킴에 의해 클래드(clad)의 유효 굴절률을 조절하는 것이 가능하게 되었다.
특히 최근에는 2μm 파장 부근에서의 광섬유 레이저 설계가 매우 중요한 이슈가 되었는데, 그 이유는 외과수술, 가스 감지, OPO(optical parametric oscillator), LIDAR(light detection and ranging) 등 다양한 분야에서 응용이 가능하기 때문이다.
본 발명에서는, 이와 같은 2μm 파장 부근에서의 분산 특성이 향상된 LMA 광섬유를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 대면적 모드 분포 광섬유의 단면 구조 및 그 설계 수치를 나타내는 도면이고, 도 3의 (a)의 그래프에서 푸른선(1)은 종래 대면적 모드 분포 광섬유에 대하여 측정된 특정 파장 구간의 분산(dispersion) 특성을 나타낸다.
도 1 LMA 광섬유(10)는 중심에 코어(core)(11)가 구비되고, 코어(11) 주위의 클래딩(clad)(13) 내부에 코어(11)를 중심으로 그 주위를 6각형의 링(ring) 형태로 다수의 측부 로드(side rods)(12)가 둘러싸고 있는 형태를 가진다. 코어(11) 및 측부 로드(12)들은 광결정섬유(photonic crystal fiber)이며, 여기에 일 실시예로서 게르마늄이 도핑되어 있을 수 있다. 코어(11)는 29.6μm의 직경을 가지며, 측부 로드(12)들은 각각 7.2μm의 직경을 가진다. 코어(11)의 굴절률은 △n = 3 x 10-3이며, 측부 로드(12)의 굴절률은 △n = 30 x 10-3이다. 이때 유효 모드 면적(effectiv mode area)은 약 600μm2이다. 곡률반경이 10cm가 되도록 구부렸을 때의 굽힘 손실(bend loss)은 1차 고차 모드(1st higher order mode) 손실을 제외하고는 50dB/m의 굽힘 손실을 나타내며, 기본 모드(fundamental mode)의 굽힘 손실은 1dB/m보다 작다.
이와 같은 종래 LMA 광섬유(10)의 문제점은, 측부 로드(side rod)(12)의 굴절률인 30 x 10-3은, 시뮬레이션으로만 가능한 수치일 뿐, 그와 같은 굴절률의 로드(rod)는 실제로는 제조 가능한 범위가 아니라는데 있다. 즉, 그러한 굴절률은 시뮬레이션을 통해 결과를 유추해 볼 수는 있으나 실제로 제조할 수는 없는 값이라는 문제점이 있다. 또한 전술한 바와 같은 종래 LMA 광섬유(10)에 의해 나타나는 분산 특성이 도 3의 (a)에 나타나 있는데, 도 3(a)에서 푸른선(1)으로 나타난 그래프가 그것이다. 즉, 종래 LMA 광섬유(10)에 의한 분산 특성(1, 도 3(a))은 2μm 파장 근방에서 파장이 감소할수록 급격히 음으로 감소하는 형태를 보임으로써 불안정한 특성을 보이는 문제점이 있었다.
USUS8995051 B2
LMA effectively single-mode thulium doped fibre with normal dispersion at wavelengths around 2um (C. Baskiotis*, A. M. Heidt, S. Alam and D.J. Richardson, Optoelectronics Research Centre, University of Southampton, Southampton, SO17 1BJ, United Kingdom *cb5y10@orc.soton.ac.uk)
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 코어를 통하여는 기본 모드(fundamental mode)만 통과하고, 고차 모드(higher order mode)들은 광섬유가 구부러지게 되면 빠져나가게 되며, 또한 2μm 파장 근방에서 0 또는 0과 가까운 음(negative)의 분산 특성을 가지는 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 대면적 모드 분포(large mode area, LMA)를 가지는 광섬유(이하 'Type 1 광섬유'라 한다)는, 광신호를 전달하는 원통형의 코어(core); 상기 코어를 둘러싸는 클래드(clad); 상기 클래드 내부에 배치되며, 상기 코어 주위에 육각형의 1개의 링(ring) 형태로 상기 코어와 평행하게 배치되는 다수의 측부 로드(side rod)를 포함하고, 상기 코어의 굴절률(△n)은 3 x 10-3, 상기 측부 로드의 굴절률(△n)은 11 x 10-3, 상기 코어의 단면 직경은 30.2±0.3μm, 상기 측부 로드의 단면 직경은 9.0±0.1μm이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 대면적 모드 분포(large mode area, LMA)를 가지는 광섬유(이하 'Type 2 광섬유'라 한다)는, 광신호를 전달하는 원통형의 코어(core); 상기 코어를 둘러싸는 클래드(clad); 상기 클래드 내부에 배치되며, 상기 코어 주위에, 중심을 공유하는 2개의 육각형의 링(ring) 형태로 상기 코어와 평행하게 배치되는 다수의 측부 로드(side rod)를 포함하고, 상기 코어의 굴절률(△n)은 3 x 10-3, 상기 측부 로드의 굴절률(△n)은 11 x 10-3, 상기 코어의 단면 직경은 28±0.3μm, 상기 측부 로드의 단면 직경은 9.2±0.1μm이다.
상기 Type 1 광섬유에서, 측부 로드가 이루는 육각형 패턴은 상기 코어의 중심을 중심으로 하는 정육각형을 이루며, 각 측부 로드 간 거리는 동일하고, 정육각형의 각 꼭지점에는 1개의 측부 로드가 배치되고, 각 꼭지점 사이에는 1개의 측부 로드가 배치될 수 있다.
상기 Type 1 광섬유에서, 상기 코어의 중심으로부터 상기 정육각형의 각 꼭지점까지의 거리는, 24μm일 수 있다.
상기 Type 2 광섬유에서, 측부 로드가 이루는 2개의 육각형 패턴은, 각각 상기 코어의 중심을 중심으로 하는 정육각형을 이루며, 상기 2개의 정육각형 중, 작은 정육각형(이하 '제1 정육각형'이라 한다)은, 각 측부 로드 간 거리는 동일하고, 상기 제1 정육각형의 각 꼭지점에는 1개의 측부 로드가 배치되고, 각 꼭지점 사이에는 1개의 측부 로드가 배치되며, 상기 2개의 정육각형 중, 큰 정육각형(이하 '제2 정육각형'이라 한다)은, 각 측부 로드 간 거리는 동일하고, 상기 제2 정육각형의 각 꼭지점에는 1개의 측부 로드가 배치되고, 각 꼭지점 사이에는 2개의 측부 로드가 배치될 수 있다.
상기 Type 2 광섬유에서, 상기 코어의 중심으로부터 상기 제1 정육각형의 각 꼭지점까지의 거리는, 24μm이며, 상기 코어의 중심으로부터 상기 제2 정육각형의 각 꼭지점까지의 거리는, 36μm일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, Type 1 또는 Type 2의 대면적 모드 분포(large mode area, LMA)를 가지는 광섬유를 제작하는 방법은, (a) 첨가물이 도핑된 코어(core)와, 그 주위에 클래드(clad)가 점착된, 코어와 클래드의 프리폼(preform)을 형성하는 단계; (b) 기상축 증착법에 의해 첨가물이 도핑된 측부 로드를 다수개 형성하는 단계; (c) 코어 주위에, 측부 로드를 삽입할 원형 홀(hole)을 다수개 형성하는 단계; (d) 각 측부 로드에 대하여, 정해진 치수가 되도록 열에 의한 연신(elongation) 작업을 수행하는 단계; (e) 원형 홀의 내부 벽에 폴리싱(polishing) 작업을 수행하는 단계; 및, (f) 각 원형 홀에 측부 로드를 삽입하는 단계를 포함한다.
상기 단계(f) 이전에, 상기 원형 홀의 내부 벽에 가스 흐름에 의한 화학적 에칭(etching) 작업을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리싱 작업은, 열(fire)을 가하는 방식으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 광섬유의 코어를 통하여는 기본 모드(fundamental mode)만 통과하고, 고차 모드(higher order mode)들은 광섬유가 구부러지게 되면 빠져나가게 되며, 또한 2μm 파장 근방에서 0 또는 0과 가까운 값의 음(negative)의 분산 특성을 가지는 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래 대면적 모드 분포(large mode area, LMA) 광섬유의 단면 구조 및 그 설계 수치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 대면적 모드 분포(large mode area, LMA) 광섬유의 단면 구조 및 그 설계 수치를 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 종래 대면적 모드 분포 광섬유에 의해 측정된 특정 파장 구간의 분산(dispersion) 그래프 및, 도 2의 본 발명에 따른 대면적 모드 분포 광섬유에 의해 측정된 특정 파장 구간의 분산(dispersion) 그래프를 도시한 도면.
도 4는 Type 1의 단면 구조 및 그 모드 필드(mode field)에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
도 5는 Type 2의 단면 구조 및 그 모드 필드(mode field)에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
도 6은 Type 1의 각 측부 로드(side rod)의 위치에 대한 설계 수치를 나타내는 도면.
도 7은 Type 2의 각 측부 로드(side rod)의 위치에 대한 설계 수치를 나타내는 도면.
도 8은 코어(core)와 측부 로드(side rod)의 굴절률 분포를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 대면적 모드 분포 광섬유의 제조 과정을 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 대면적 모드 분포(large mode area, LMA) 광섬유의 단면 구조 및 그 설계 수치를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2의 본 발명에 따른 대면적 모드 분포 광섬유에 대하여 측정된 특정 파장 구간의 분산(dispersion) 그래프를 도시한 도면이다.
도 2의 'Type 1' LMA 광섬유(100)는 그 단면 형태에 있어, 도 1의 종래 LMA 광섬유(10)와 동일하다. 즉, 중심에 코어(core)(101)가 구비되고, 코어(101)를 둘러싼 클래드(clad)(103) 내부에, 코어(101)를 중심으로 그 주위를 6각형의 링(ring) 형태로 다수의 측부 로드(side rods)(102)가 둘러싸고 있는 형태를 가진다.
또한 도 2의 'Type 2' LMA 광섬유(200)는 그 단면 형태에 있어, 중심에 코어(core)(201)가 구비되고, 코어(201)를 둘러싼 클래드(clad)(203) 내부에, 코어(201)를 중심으로 그 주위를 둘러싼 측부 로드(side rods)(202)로 구성된 6각형의 링(ring)이 도시된 바와 같이 2개 존재한다는 것이다. 즉, 다수의 측부 로드(202)가 코어(201) 주위로 2개의 링 패턴을 형성하며 둘러싸고 있는 형태를 가진다.
Type 1(100) 및 Type 2(200)의 광섬유에서, 코어 및 측부 로드들은 광결정섬유(photonic crystal fiber, PCF)이며, 여기에 일 실시예로서 게르마늄(Ge)이 도핑되어 있을 수 있다. 그러나 첨가물이 게르마늄에 한정되는 것은 아니며, 코어 및 측부 로드에 툴륨(Tm)을 도핑할 수도 있다.
Type 1(100)에서 코어(101)는 30.2μm의 직경을 가지며, 측부 로드들(102)은 각각 9μm의 직경을 가진다. 코어(101)의 굴절률은 △n = 3 x 10-3이며, 측부 로드(102)의 굴절률은 △n = 11 x 10-3이다. 이때 유효 모드면적(effectiv mode area)은 약 585.8μm2이다. 곡률반경이 10cm가 되도록 구부렸을 때의 굽힘 손실(bend loss)은 1차 고차 모드(1st higher order mode) 손실을 제외하고는 45.2dB/m의 굽힘 손실을 나타내나, 1차 고차 모드 굽힘 손실은 9.7dB/m이며, 기본 모드(fundamental mode)의 굽힘 손실은 0.1dB/m에 불과하다.
또한 Type 2(200)에서 코어(201)는 28μm의 직경을 가지며, 측부 로드(202)들은 각각 9.2μm의 직경을 가진다. 코어(201)의 굴절률은 △n = 3 x 10-3이며, 측부 로드(202)의 굴절률은 △n = 11 x 10-3이다. 이때 유효 모드면적(effectiv mode area)은 약 499.1μm2이다. 곡률반경이 10cm가 되도록 구부렸을 때의 굽힘 손실(bend loss)은 1차 고차 모드(1st higher order mode) 손실을 제외하고는 61dB/m의 굽힘 손실을 나타내나, 1차 고차 모드 굽힘 손실은 32dB/m로 줄어들며, 기본 모드(fundamental mode)의 굽힘 손실은 0.14dB/m에 불과하다.
도 2의 본 발명에 따른 Type 1, Type 2에서의 측부 로드(102,202)의 굴절률인 △n = 11 x 10-3은 실제로 제조 가능한 굴절률이라는 장점이 있다. Type 1 및 Type 2에서 코어 직경의 허용오차범위는 ±0.3μm이며, 측부 로드 직경의 허용오차범위는 ±0.1μm이다.
또한 Type 1 및 Type 2의 분산 특성이 도 3의 (a), (b)에 나타나 있다. 도 3(a)에서 검은선(2)으로 나타난 그래프가 Type 1의 분산 특성, 도 3(a)에서 붉은선(3)으로 나타난 그래프가 Type 2의 분산 특성이며, 도 3(b)는 그와 같은 Type 1 및 Type 2의 분산 특성 값 주위를 확대하여 도시한 도면이다.
즉, 종래 LMA 광섬유(10)에 의한 분산 특성(1, 도 3(a))과 달리, 2μm 파장 근방에서 파장이 감소하더라도, 분산 값이 0 ~ -20 이내에 존재하여 매우 안정된 분산 특성을 가지는 장점이 있다.
도 4는 Type 1의 단면 구조(a) 및 그 기본 모드(fundamental mode)에 대한 모드 필드(modal field)(b)에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이고, 도 5는 Type 2의 단면 구조(a) 및 그 기본 모드(fundamental mode) 에 대한 모드 필드(modal field)(b)에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 Type 1(100)의 각 측부 로드(side rod)(102)의 위치에 대한 설계 수치를 나타내는 도면이고, 도 7은 Type 2(200)의 각 측부 로드(side rod)(202)의 위치에 대한 설계 수치를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7 각각의 표(b)에서, 'X position' 및 'Y position'은, x 축과 y축의 교점, 즉 원점이 코어(101,201)의 중심에 있다고 가정하고, 그 x좌표 및 y좌표 값을 나타낸 것이다. 도 6 및 도 7에서, 측부 로드들이 이루는 각 6각형 패턴은 모두 정6각형을 이루며, 각 측부 로드 간의 거리는 모두 같다.
도 6에서 표(b) 왼쪽 컬럼의 번호는, (a)에 숫자로 표시한 측부 로드(102) 번호를 의미한다. '각도'는 코어(101)의 중심에서 12번 측부 로드 중심에 수평선을 긋고, 이를 0°로 하고 이로부터 반시계방향(상부 측부 로드) 및 시계 방향(하부 측부 로드)으로 측정한 각도이다. 인접 측부 로드 간의 거리는 모두 동일하게 하였으며, 측부 로드(102)들이 이루는 링 패턴은 정육각형을 이룬다.
도 7에서 역시 표(b) 왼쪽 컬럼의 번호는, (a)에 숫자로 표시한 측부 로드(202) 번호를 의미한다. '각도'는 코어(201)의 중심에서 12번 및 13번 측부 로드 중심에 수평선을 긋고, 이를 0°로 하고 이로부터 반시계방향(상부 측부 로드) 및 시계 방향(하부 측부 로드)으로 측정한 각도이다. 인접 측부 로드 간의 거리는 모두 동일하게 하였으며, 측부 로드(202)들이 이루는 2개의 링 패턴은 모두 정육각형을 이룬다.
도 8은 코어(core)와 측부 로드(side rod)의 굴절률 분포를 도시한 도면이다.
도 8(a)는 각 측부 로드(102,202)에서, 측부 로드의 중심을 0으로 하고 좌우 방향으로의 굴절률 분포를 나타내며, 도 8(b)는 코어(101,201)의 중심을 0으로 하고 좌우 방향으로의 굴절률 분포를 나타낸다. 도 8(a)의 측부 로드 굴절률의 실효값(effective refractive index)은 약 △n = 11 x 10-3이며, 도 8(b)의 코어 굴절률의 실효값(effective refractive index)은 약 △n = 3 x 10-3이 됨을 알 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 대면적 모드 분포 광섬유의 제조 과정을 도시한 도면이다.
먼저 기상축 증착법(vapour phase axial deposition, VAD)에 의해 첨가물이 도핑된 원통형 코어(core)와, 그 주위에 클래드(clad)가 점착된, 코어와 클래드의 프리폼(preform)을 형성한다(S901). 역시 기상축 증착법에 의해 첨가물이 도핑된 측부 로드(side rod)를 다수개 형성한다(S902). 여기서 코어 및 측부 로드에 첨가되는 첨가물이란 게르마늄(Ge)일 수도 있고, 툴륨(Tm)일 수도 있다.
코어 주위의 클래드 내에, 측부 로드를 삽입할 원형 홀(hole)을 다수개 형성한다(S903). 이와 같은 홀은 드릴링(drilling) 방식으로 형성할 수 있다. 측부 로드에 대하여는, 정해진 치수가 되도록 열에 의한 연신(elongation) 작업을 수행한다(S904). 이후 원형 홀은 HF 혼합 가스의 흐름에 의해 화학적으로 에칭(etching) 작업을 수행하며, 또한 동시에 원형 홀의 내부 벽을 부드럽게 하고 광학적 퀄리티를 높이기 위해 폴리싱(polishing) 작업을 수행할 수 있다(S905). 이와 같은 polishing 작업은 열(fire)에 의한 방식으로 이루어질 수 있다. 이후 각 원형 홀에 측부 로드를 삽입하여(S906) 광섬유를 제작한다.
1: 종래 LMA 광섬유의 분산 특성
2: Type 1 LMA 광섬유의 분산 특성
3: Type 2 LMA 광섬유의 분산 특성
10: 종래 LMA 광섬유
11: 종래 LMA 광섬유 코어
12: 종래 LMA 광섬유 측부 로드
13: 종래 LMA 광섬유 클래드
100: Type1 LMA 광섬유
101: Type1 LMA 광섬유 코어
102: Type1 LMA 광섬유 측부 로드
103: Type1 LMA 광섬유 클래드
200: Type2 LMA 광섬유
201: Type2 LMA 광섬유 코어
202: Type2 LMA 광섬유 측부 로드
203: Type2 LMA 광섬유 클래드

Claims (9)

  1. 대면적 모드 분포(large mode area, LMA)를 가지는 광섬유로서,
    광신호를 전달하는 원통형의 코어(core);
    상기 코어를 둘러싸는 클래드(clad);
    상기 클래드 내부에 배치되며, 상기 코어 주위에 육각형의 1개의 링(ring) 형태로 상기 코어와 평행하게 배치되는 다수의 측부 로드(side rod)
    를 포함하고,
    상기 코어의 굴절률(△n)은 3 x 10-3, 상기 측부 로드의 굴절률(△n)은 11 x 10-3, 상기 코어의 단면 직경은 30.2±0.3μm, 상기 측부 로드의 단면 직경은 9.0±0.1μm인,
    대면적 모드 분포를 가지는 광섬유.
  2. 대면적 모드 분포(large mode area, LMA)를 가지는 광섬유로서,
    광신호를 전달하는 원통형의 코어(core);
    상기 코어를 둘러싸는 클래드(clad);
    상기 클래드 내부에 배치되며, 상기 코어 주위에, 중심을 공유하는 2개의 육각형의 링(ring) 형태로 상기 코어와 평행하게 배치되는 다수의 측부 로드(side rod)
    를 포함하고,
    상기 코어의 굴절률(△n)은 3 x 10-3, 상기 측부 로드의 굴절률(△n)은 11 x 10-3, 상기 코어의 단면 직경은 28±0.3μm, 상기 측부 로드의 단면 직경은 9.2±0.1μm인,
    대면적 모드 분포를 가지는 광섬유.
  3. 청구항 1에 있어서,
    측부 로드가 이루는 육각형 패턴은 상기 코어의 중심을 중심으로 하는 정육각형을 이루며,
    각 측부 로드 간 거리는 동일하고,
    정육각형의 각 꼭지점에는 1개의 측부 로드가 배치되고,
    각 꼭지점 사이에는 1개의 측부 로드가 배치되는 것
    을 특징으로 하는 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 코어의 중심으로부터 상기 정육각형의 각 꼭지점까지의 거리는,
    24μm 인 것
    을 특징으로 하는 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유.
  5. 청구항 2에 있어서,
    측부 로드가 이루는 2개의 육각형 패턴은, 각각 상기 코어의 중심을 중심으로 하는 정육각형을 이루며,
    상기 2개의 정육각형 중, 작은 정육각형(이하 '제1 정육각형'이라 한다)은,
    각 측부 로드 간 거리는 동일하고,
    상기 제1 정육각형의 각 꼭지점에는 1개의 측부 로드가 배치되고,
    각 꼭지점 사이에는 1개의 측부 로드가 배치되며,
    상기 2개의 정육각형 중, 큰 정육각형(이하 '제2 정육각형'이라 한다)은,
    각 측부 로드 간 거리는 동일하고,
    상기 제2 정육각형의 각 꼭지점에는 1개의 측부 로드가 배치되고,
    각 꼭지점 사이에는 2개의 측부 로드가 배치되는 것
    을 특징으로 하는 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 코어의 중심으로부터 상기 제1 정육각형의 각 꼭지점까지의 거리는,
    24μm이며,
    상기 코어의 중심으로부터 상기 제2 정육각형의 각 꼭지점까지의 거리는,
    36μm인 것
    을 특징으로 하는 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2의 대면적 모드 분포(large mode area, LMA)를 가지는 광섬유를 제작하는 방법으로서,
    (a) 첨가물이 도핑된 코어(core)와, 그 주위에 클래드(clad)가 점착된, 코어와 클래드의 프리폼(preform)을 형성하는 단계;
    (b) 기상축 증착법에 의해 첨가물이 도핑된 측부 로드를 다수개 형성하는 단계;
    (c) 코어 주위에, 측부 로드를 삽입할 원형 홀(hole)을 다수개 형성하는 단계;
    (d) 각 측부 로드에 대하여, 정해진 치수가 되도록 열에 의한 연신(elongation) 작업을 수행하는 단계;
    (e) 원형 홀의 내부 벽에 폴리싱(polishing) 작업을 수행하는 단계; 및,
    (f) 각 원형 홀에 측부 로드를 삽입하는 단계
    를 포함하는, 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유 제작 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 단계(f) 이전에,
    상기 원형 홀의 내부 벽에 가스 흐름에 의한 화학적 에칭(etching) 작업을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유 제작 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 폴리싱 작업은,
    열(fire)을 가하는 방식으로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유 제작 방법.
KR1020170154080A 2017-11-17 2017-11-17 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유 KR101991659B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170154080A KR101991659B1 (ko) 2017-11-17 2017-11-17 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170154080A KR101991659B1 (ko) 2017-11-17 2017-11-17 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190056780A KR20190056780A (ko) 2019-05-27
KR101991659B1 true KR101991659B1 (ko) 2019-06-21

Family

ID=66679468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170154080A KR101991659B1 (ko) 2017-11-17 2017-11-17 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101991659B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4150387A1 (en) * 2020-05-12 2023-03-22 Lawrence Livermore National Security, LLC Large-mode-area optical fibers and optical fiber amplifiers in the eye-safe regime

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007108642A (ja) 2005-10-11 2007-04-26 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバおよび光伝送媒体
US20120188632A1 (en) 2007-09-26 2012-07-26 Imra America, Inc. Glass large-core optical fibers

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9713422D0 (en) * 1997-06-26 1997-08-27 Secr Defence Single mode optical fibre
US6847771B2 (en) * 2002-06-12 2005-01-25 Corning Incorporated Microstructured optical fibers and preforms and methods for fabricating microstructured optical fibers
KR100851047B1 (ko) * 2007-01-29 2008-08-12 주식회사 옵토매직 공기홀을 갖는 광섬유 및 그 광섬유의 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007108642A (ja) 2005-10-11 2007-04-26 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバおよび光伝送媒体
US20120188632A1 (en) 2007-09-26 2012-07-26 Imra America, Inc. Glass large-core optical fibers
JP2014029537A (ja) 2007-09-26 2014-02-13 Imra America Inc ガラス大コア光ファイバ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190056780A (ko) 2019-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10197727B2 (en) Large core holey fibers
US9971087B2 (en) High-birefringence hollow-core fibers and techniques for making same
JP5813952B2 (ja) 中空コアフォトニック結晶ファイバ
US7400806B2 (en) Photonic-bandgap fiber with a core ring
CN109799572B (zh) 一种纤维集成的高斯-环形模场适配器
CN109581583B (zh) 一种多包层光纤及多芯光纤耦合器
US7668428B2 (en) Optical fiber and optical device
Hayes et al. Anti-resonant hexagram hollow core fibers
CN111290075B (zh) 一种单模式光纤及多芯光纤耦合器
US20060204190A1 (en) Large mode-area microstructure optical fiber
JP5771025B2 (ja) マルチコアファイバ
EP1745316A1 (en) Microstructured optical fibre
JP2011118396A (ja) 低曲げ損失及び低減されたクラッド効果を有するマルチモード光ファイバ
JP2009093070A (ja) ホーリーファイバ
US11287572B2 (en) Mode mixing optical fibers and methods and systems using the same
WO2012017764A1 (ja) 光ファイバ
US9588286B2 (en) Optical fiber
JP2015152774A (ja) 光デバイス
KR101991659B1 (ko) 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유
CN104185805B (zh) 优选使用微结构光纤转换光束强度的横向空间轮廓的装置
US20090181842A1 (en) Polarization-maintaining optical fiber and method for manufacturing the same
CN103439763A (zh) 一种大模场面积全固体光纤及其制造方法
Wang et al. Design and analysis for large-mode-area photonic crystal fiber with negative-curvature air ring
CN111308608A (zh) 一种纤维集成的高斯模场分束/合束器
JP3871053B2 (ja) 分散フラットファイバ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant