KR19990036317A - 광도파관에서의 분산 조절 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발사된 광의 분극화 모드들을 혼합시키는 복굴절을 제공하기 위해 코어내에 주기적 퍼터베이션(2)을 갖는 단일 모드의 광도파관 섬유에 관한 것이다. 또한, 퍼터베이션들(4)은 전체 분산을 조절하도록 코어에 주입된다. 도파관의 미리 선택된 시그먼트들(6, 8)의 전체 분산은 신호들을 전체 분산×길이(13, 15)의 제품의 합이 미리 선택된 값에 대수학적으로 더해지도록 되기 때문에 신호변화를 일으킨다. 이 두 구별되는 코어의 퍼터베이션 형태는 분극화 모드 분산 및 전체 분산의 둘모두를 조정하는데 제공된다. 또한 본 발명은 상기 도파관을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

광도파관에서의 분산 조절

발명의 배경

본 발명은 분극화 모드 분산(polarization mode dispersion, PMD) 및 전체 분산(total dispersion, TD)을 둘 모두 조정하기 위해 설계된 단일 모드 광섬유 도파관에 관한 것이다.

종래의 미합중국 특허 제 08/423,656호 및 제 08/353,822호에 광섬유 도파관에서 전체 분산 및 분극화 모드 분산을 조정하는 문제에 대한 해결책이 상세히 설명되어 있다.

전체 분산은 전체 분산이 양(positive)의 값 및 음(negative) 값들로 번갈아 일어나게 하여 전체 제품에 있어서 대수학적 합이 제로(0)이도록 생산된다. 일반적으로, TD는 광파장들의 필수적으로 어떤 미리-선택된 범위에서 상기 방법으로 조정될 수 있다. 특정적인 파장의 범위는 약 1490nm 내지 1650nm의 범위이다. 통상적인 실리카를 기초로 한 도파관은 상기 범위에서 낮은 감쇠를 나타낸다. 분산×길이의 제품들은 전체 도파관 길이에 있어서 합계된다. 전체 분산은 도파관의 코어로 기하학적 또는 굴절률 퍼터베이션(perturbation)들을 주입시켜 양의 값과 음의 값들을 번갈아 일어나게 된다.

분극화 모드의 분산은 두 개의 분극화 모드들 사이의 이동력(transferring power)에 의해 조정되는데 즉, 상기 모드들을 혼합시켜 거기에 두 모드들 사이의 이동 시간의 차이를 효과적으로 제한하거나 또는 제거시켜 조정된다. 도파관에 복굴절 축들은 섬유의 길이를 따라 주기적으로 90°로 상호방향을 변화시키도록 제조된다. 상기 복굴절은 전체 섬유 도파관의 길이에 있어서 실질적으로 순합이 0이 되도록 조정된다. 즉, 번갈아 일어나는 복굴절은 섬유 도파관으로 발사되는 광의 두 개의 분극화 모드에 있어서 균일한 광통로 길이를 제공한다.

다시 말하면, 번갈아 일어나는 복굴절 축들을 제공하기 위한 방법은 도파관의 코어로 기하학적 또는 굴절률 퍼터베이션을 주입하는 단계를 포함한다.

두 개의 분산 형태는 하기 이유로 동일한 섬유에서 조정될 수 있다.

-복굴절의 변화를 일으키기에 충분히 큰 퍼터베이션은 전체 분산의 신호를 변화시키는데 요구되는 퍼터베이션에 비교하여 상당히 작고,

-전체 분산의 조정을 위한 퍼터베이션의 간격은 분극화 모드의 혼합을 위해 요구되는 퍼터베이션의 간격과 양립되도록 제조될 수 있다.

그러므로, 광섬유 도파관에서 분극화 모드 분산 및 전체 분산을 실질적으로 제거할 수 있다. 또한, 제로(0)의 분산 파장이 도파관 내에서 시그먼트에서 시그먼트로 변화될지라도, 작동 또는 신호 파장은 제로(0)의 분산 파장과 달라서 4광자 혼합 (4-photon mixing)을 피하게 된다. 결국, 분산의 바람직한 조정을 제공하는 퍼터베이션은 도파관 감쇠가 역으로 영향받지 않을 정도이다.

추가의 잇점은 하기 바람직한 구체예에 설명되고 여기서 전체 분산을 조절하는 퍼터베이션은 분극화 모드 분산을 제한하기 위해 분극화를 혼합시키는 퍼터베이션들로부터 분리된다.

따라서 본 발명은

-가장 높은 비트율(beat rate) 시스템;

-파장 분할 멀티플랙싱(wavelength division multiplexing)을 이용한 시스템; 또는

-광증폭기를 이용하거나 또는 이용하지 않는, 긴 재생기 간격을 이용한 시스템을 위해 설계된 최대로 낮은 분산, 낮은 감쇠에 관한 것이다.

정의

-대칭의 세로축을 갖는 섬유 도파관에서, 제 1의 기하학 퍼터베이션은 제 1 및 제 2의 기하학 퍼터베이션에 있어서, 각각의 거울평면들이 있으면 제 2 기하학 퍼터베이션과 직각을 이루고 있고, 대칭의 세로축을 포함하며 그들의 교차점에서 우각(right angle)을 형성한다.

-굴절률 프로파일은 섬유 도파관의 반경의 미리-선택된 시그먼트를 따라 각 점에서 한정된 섬유 도파관의 굴절률이다. 예를 들어, 코어 굴절률 프로파일은 코어의 반경의 각 지점에서의 굴절률이다.

-색분산(chromatic dispersion)이라고 불리는 전체 분산은 도파관과 물질 분산의 합이다. 전체 분산의 단위는 ps/nm-km이다.

-전체 분산에 있어서 일반적으로 수용되는 신호의 규칙은 도파관에서 광 전파 위상 속도(light propagation phase speed)가 광파장을 증가시킴에 따라 감소된다면 양의 값이다. 음의 분산 도파관에서는, 위상 전파 속도는 광파장이 증가됨에 따라 증가된다.

발명의 요약

본 발명의 주목적은 굴절률 프로파일을 갖는 코어와 또한 굴절률 프로파일을 갖고 코어를 감싸는 클래드 층으로 구성된 단일 모드 광섬유 도파관을 제공하는 것이다. 도파관이 도파관의 길이에 따라 광을 유도하기 위해 코어의 굴절률 프로파일의 적어도 한 부분이 클래드의 굴절률 프로파일의 한 부분보다 크다.

도파관에서 이동하는 광의 두 개의 분극화 모드에서의 세기(power)는 도파관의 길이에 있어서 평균적으로 분극화 모드의 하나에서의 세기가 또 다른 세기보다 더 빠르게 이동하지 않기 때문에 도파관의 코어에서 주기적 퍼터베이션의 제 1의 유형으로 혼합된다. 다시 말해, 선형의 복굴절을 갖는 도파관은 서로 직교하는 빠른 축과 느린 축을 갖는다. 광파(light wave)는 전기장 벡터가 빠른 축에 맞추어 진다면 더 빠른 속도를 가질 것이다. 도파관에서 빠른 축과 느린 축의 방향이 주기적으로 번갈아 변함에 따라, 두 개의 분극화 모드는 더 빠른 속도와 더 느린 속도를 번갈아가며 일어나게 된다. 복굴절의 주기적 특성으로 두 개의 분극화 모드가 도파관의 길이에 있어서 실질적으로 동일한 평균 속도를 갖도록 보장된다.

전체 분산의 신호를 변화시키는 코어 퍼터베이션의 제 2의 유형은 주기적 코어의 퍼터베이션의 상기 제 1의 유형으로 중첩되거나 또는 산재되는 것이다. 전체 분산은 물질과 도파관의 분산의 합이다. 전체 분산은 도파관의 기하학 및 굴절률 프로파일에 의존하는 도파관 분산을 조절함으로써 양 또는 음의 값이 되도록 된다.

따라서 퍼터베이션의 상기 이중 유형은 분극화 모드 분산 및 전체 분산의 동시 조절을 가능하게 한다. 또한, 이러한 2개의 유형은 그들의 주기성 또는 길이의 크기에 따라 반드시 결합되는 것은 아니다.

본 발명의 주특징은 퍼터베이션의 두 개의 구별되는 유형이 둘 사이의 바람직하지 않은 상호작용을 일으키지 않고 도파관상에 전압(impress)될 것이라는 것이다. 즉, 분극화 모드 분산의 조절을 하는 퍼터베이션은 전체 분산상에 최소의 충격만을 갖도록 제공될 수 있다. 반대로 말하면, 전체 분산에 신호의 변화를 일으키는 퍼터베이션은 분극화 모드의 혼합을 유지하거나 또는 분극화 모드의 혼합에 간섭하지 않는 방법으로 코어상에 얼마간 전압될 수 있다.

본 발명의 구체예에서, 복굴절 수단은 모든 섬유 도파관의 길이를 따라 지속되는 제 1형태의 코어 직경의 퍼터베이션의 유형이다. 가장 가깝게 이웃하는 제 1형태의 퍼터베이션은 서로 직각을 이룰 것이다. 이러한 제 1유형상에 중첩되는 것이 코어 퍼터베이션의 제 2유형이고, 이는 전체 분산의 신호를 주기적으로 변화시키도록 하여 분산 파장은 제로(0)가 된다. 제 2유형의 퍼터베이션의 주기성은 전체 분산의 신호 변화의 주기성을 결정한다.

분극화 모드를 혼합시키는 복굴절을 유지하기 위하여 가장 가깝게 이웃하는 퍼터베이션들이 직각을 이루는 필요성은 제 2형태의 퍼터베이션을 갖는 도파관 길이까지 미친다. 또한, 이러한 직각은 퍼터베이션의 제 1 및 제 2형태의 접촉면에서 유지된다.

제 1형태의 퍼터베이션을 갖는 도파관의 길이와 제 2형태의 퍼터베이션을 갖는 인접하는 도파관 길이의 합은 섬유 길이를 따라 주기적으로 반복되는 길이 단위(length unit)이다.

하나의 구체예에서, 제 1형태의 퍼터베이션은 코어 표면에 형성된 홈의 깊이로 제 2형태의 퍼터베이션과 구별된다. 즉, 상기 홈의 깊이가 가장 짧은 줄(chord)인 도파관 중심을 통과하는 도파관의 횡단면의 평면에서의 선(line)에 의해 특징지어지기 때문에 도파관은 필수적으로 원통형이다.

바람직한 구체예에서, 제 1형태의 퍼터베이션은 약 (0.90 내지 0.97)×코어 반경의 범위에서, 도파관 중심을 통과하는 상기 짧은 줄의 길이를 갖는다. 제 2형태의 퍼터베이션은 약 (0.80 내지 0.87)×코어 반경의 범위에서, 도파관 중심을 통과하는 짧은 줄을 갖는다. 분극화 모드의 혼합을 일으키는 것을 유지하기 위해, 제 1형태의 퍼터베이션의 길이는 섬유 도파관의 상호관계의 길이의 3배 이하이다. 또한 제 2형태의 퍼터베이션은 퍼터베이션의 길이가 도파관의 상호관계의 길이의 약 3배보다 적으면 분극화 모드들을 혼합시킬 것이다.

50mm 직경의 인발 예비성형품에서, 도파관의 퍼터베이션된 길이의 이러한 한계는 인발 예비성형품의 약 4mm의 길이와 같다.

가장 바람직한 실시예에서, 복굴절 수단들은 전술한 바와 같이 직각을 이루고, 도파관 길이를 따라 형태와 간격이 필수적으로 동일하다. 상기 복굴절 수단에 있어서 중첩되는 것이 전체 분산의 신호의 요구되는 변화를 일으키는 도파관 코어의 직경에서 주기적인 리덕션(reduction)의 유형이다. 이러한 코어 직경이 리덕션된 영역의 길이 및 주기성에 있어서의 유일한 한계는, 모든 도파관의 길이에 있어서 D_i×l_i 의 제품의 합이 미리 선택된 값과 같다는 것이고, 이 값은 통상적으로 0이다. D_i는 길이 l_i에 있어서 섬유 도파관의 필수적으로 일정한 전체 분산이다.

분산이 조절된 도파관의 또 다른 구체예는 두 개의 분극화 모드를 혼합시키기 위해 섬유 표면에 형성된 나선형의 홈을 포함한다. 이 나선형 홈의 깊이는 전체 분산상에 적은 영향을 미칠 뿐만 아니라 요구되는 복굴절을 제공하기 때문에 코어 반경의 약 0.03 내지 0.10의 범위에서 선택된다. 이 구체예에서, 전체 분산 신호의 변화를 일으키는 퍼터베이션은 코어 반경의 약 0.13 내지 0.20의 범위의 깊이를 갖는 나선형의 홈이거나 상기 진술한 것들 중의 하나일 것이다.

나선형 홈은 피치(pitch)에서 접촉되지 않고 번갈아 변경되는데, 여기서 피치는 도파관 길이를 따라 나선형의 진행 방향이 바뀔 때 번갈아 변한다는 것이다. 나선형 기하학상의 추가적인 한계는 도파관의 길이에 있어서 순 복굴절은 실질적으로 0이고, 퍼터베이션의 길이는 분극화를 위한 도파관의 상호관계 길이의 3배 이하라는 것이다. 또한, 전체 분산 조절의 퍼터베이션에 있어서, 전술한 제품들의 합은 상기 진술한 대로 미리-결정된 값과 동일하여야 한다.

나선형 홈은 발사된 분극화 모드의 원형 분극화를 막기 위해 피치에서 번갈아 변경된다. 또한 약 6.5m이상의 도파관 길이에서 피치를 조절하여 원형 분극화의 발생을 피할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 혼합되고, 전체 분산이 조절된 섬유 도파관의 분극화 모드를 형성하는 방법을 제공하는데 있다. 그 단계는 다음과 같다.

-내부 및 외부 증기 배치와 축 증기 배치를 포함하는 공지된 몇몇의 방법들 중의 어느 하나에 의해 코어의 예비성형품을 제조하는 단계;

-분극화 모드를 혼합하기 위해 예비성형품의 표면에 퍼터베이션의 제 1유형을 형성하는 단계;

-전체 분산 신호가 양의 값과 음의 값을 번갈아 일어나고 전체 분산이 미리-선택된 값으로 조절되도록 예비성형품에 퍼터베이션의 제 2유형을 형성하는 단계;

-유리 인발의 예비성형품이 균일한 원통형 표면을 갖는 상기의 방법으로 코어 예비성형품에 대하여 클래드 층을 적용시키는 단계; 및

-실질적으로 균일한 원통형 표면을 갖고, 도파관의 코어 표면으로 퍼터베이션을 전압시키는 섬유 도파관으로 인발된 예비성형품을 인발하는 단계.

이러한 방법은 그 역을 갖고, 상기 퍼터베이션은 클래드 층의 유리 표면에 형성됨이 명백하다. 그리하여 균일한 원통형 형태로 도파관을 인발하는 것은 도파관의 코어로 인발 예비성형품의 표면에 퍼터베이션을 이동시킨다.

상기 방법에 의해 생산된 퍼터베이션의 형태 및 결합은 전술한 바와 같이 바람직한 분극화 모드의 혼합 및 전체 분산의 조절을 생산하는데 효과적인 것이다. 즉, 도파관으로 전압되는 퍼터베이션은 코어 또는 인발 예비성형품의 표면에 형성된 것들에 선형적으로 관계된다.

따라서, 홈이 파인 구조에서, 홈을 만드는 복굴절은 예비성형품의 반경의 약 3% 내지 10%의 범위의 깊이를 갖고, 전체 분산을 조정하는 상기 홈들은 이 예비성형품의 직경의 약 11% 내지 20%의 범위의 깊이를 갖는다.

상기 방법의 또 다른 구체에에서, 예비성형품은 동일한 다수의 부-길이(sub-length)로 분할된다. 제 1형태의 퍼터베이션은 제 2형태의 퍼터베이션을 갖는 예비성형품의 부-길이에 인접한 예비성형품 부-길이에 형성된다. 따라서 예비성형품의 길이는 퍼터베이션의 형태를 변경하는 동일한 부-길이들로 이루어진다. 제 1형태의 퍼터베이션을 갖는 부-길이에서 제로(0)의 분산 파장은 제 1형태의 퍼터베이션을 갖는 부-길이에서의 제로(0)의 분산 파장과 다르다.

본 구체예의 바람직한 변경으로, 제 1형태의 퍼터베이션을 갖는 부-길이는 두 개의 분극화 모드와 동일하고 두 모드를 혼합시킨다. 이러한 부-길이들은 통상적으로 10 내지 100m정도이다. 제 2형태의 퍼터베이션을 갖는 부-길이는 분산 신호, 즉 제로(0) 분산 파장을 변화시키고, 전체 분산×길이의 제품의 합이 미리-선택된 값과 동일한 것에만 길이가 제한된다. 또한 제 2형태의 퍼터베이션은 분극화 모드들의 어떤 제한된 상호작용을 가져야 하거나 두 개의 분극화 모드에 균일하게 작용해야한다.

도 1a는 코어 예비성형품의 표면에서 퍼터베이션의 제 1 및 제 2유형을 도시한 도면이고,

도 1b는 퍼터베이션이 도 1a의 예비성형품으로부터 인발한 섬유에 나타난 것과 동일한 퍼터베이션을 도시하고,

도 2는 코어 예비성형품에 퍼터베이션의 제 1 및 제 2유형의 또 다른 구체예의 도면이며,

도 3은 나선형 홈(spiral groove)의 퍼터베이션위에 중첩된 원통형으로 대칭의 직경 퍼터베이션의 유형을 갖는 구체예이고,

도 4는 양과 음의 전체 분산을 나타내는 차트이다.

전술한 바와 같이, 특정 코어의 퍼터베이션은 섬유 도파관의 코어로 주입되어 전체 분산이 미리-선택된 값들이 되도록 조절한다. 또한, 섬유 도파관의 길이에 있어서 전체 분산이 섬유 도파관의 길이를 이루는 일련의 부-길이에 있어서 제로(0)가 아닌 전체 분산을 유지하면서 0이 될 것이다. 이러한 방법에 의해 조절된 전체 분산(TD)은 장거리에 있어서 발사된 펄스(pulse)의 형태를 보존하고 발사된 펄스의 중심 파장이 도파관의 0의 분산 파장에 근접할 때 발생하는 4광자의 혼합을 막을 것이다.

상기와 같이, 분극화 모드 분산(PMD) 조절상에 최근의 작업은 발사된 광의 두 개의 분극화 모드가 도파관의 코어 표면상에 퍼터베이션의 유형을 전압시켜 효율적으로 혼합될 수 있음을 보여주고 있다. 퍼터베이션의 유형은 분극화 모드를 혼합하는 도파관에 복굴절을 생산한다.

특히, PMD가 단일 모드의 도파관의 상호관계 길이의 약 3배보다 적은 길이를 갖는 코어의 퍼터베이션에 의해 제한됨을 발견하였다. 코어 또는 인발 예비성형품에 퍼터베이션을 통해 분극화 모드를 혼합시켜 PMD를 조절하는 방법은 강력하다. 즉, 모델 데이터(model data)는 PMD 조절에 있어서 발생된 퍼터베이션이 모델에 무질서(random)한 퍼터베이션이 포함될 때조차 효율적임을 보여준다. 무질서한 퍼터베이션은 도파관의 코팅 결점들, 버퍼링(buffering) 또는 케이블링(cabling) 단계 또는 설치이후의 환경요소에 의해 발생한다.

또한 TD가 대형 길이의 범위, 즉 PMD조절에 있어서 효율적인 길이의 범위를 포함하는 범위를 갖는 퍼터베이션에 의해 조절될 수 있기 때문에, 코어 퍼터베이션이 동일한 섬유 도파관에 분산의 두 형태를 조절하는데 사용될 수 있음이 명백하다.

그러나, 이러한 도파관 설계는 PMD를 조절하는 퍼터베이션이 TD를 조절하는 퍼터베이션에 역으로 영향을 받지 않는다면 가능하다. PMD를 조절하는 코어의 퍼터베이션은 약 1×10^-6의 도파관의 빠르고 느린 축들 사이의 굴절률 차이를 생산하기에 충분히 클 필요가 있다. 따라서, PMD 코어의 퍼터베이션은 TD 조절을 위한 코어상에 전압된 퍼터베이션과 비교하여 TD상에 적의 영향을 미치지 않도록 기대된다.

본 발명의 도파관 및 상기 도파관을 제조하는 방법은 도파관의 감쇠에 역으로 영향을 미치지 않는 PMD 및 TD 모두를 많이 제거하는 성능을 갖는다. 또한, TD는 4광자의 혼합을 막는 것과 같은 방법으로 조절될 수 있다. 따라서 본 발명의 도파관은 파장 분할 멀티플랙싱(wavelength division multiplexing) 뿐만 아니라 대형 재생 간격을 허용하는 최대로 고성능의 섬유이다.

첨부된 도면은 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 이에 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 제 1의 구체예는 도시된 클래드 층의 균일한 표면(9)에서 퍼터베이션된 인발 예비성형품 도 1a 및 도 1a에 대한 대응 도파관 도 1b에서 볼 수 있다. 클래드 층으로 감싸인 코어 예비성형품은 제 1형태의 퍼터베이션(2), 및 제 2형태의 퍼터베이션(4)을 갖는다. 제 1형태의 퍼터베이션들(2)은 서로 직각을 이루고 예비성형품(6)의 길이동안 지속된다.

제 2형태의 퍼터베이션(4)은 예비성형품의 길이(8)동안 지속된다. 도시된 실시예와 같이, 퍼터베이션(4)은 퍼터베이션 홈(2)보다 깊은 홈을 갖는다. 따라서, 퍼터베이션(4)은 TD를 조절하기 위해 전체 분산의 신호를 변화시키고 퍼터베이션(2)은 PMD를 조절하기 위해 복굴절을 번갈아 변화시킨다.

예비성형품의 길이를 따라 홈(2)의 크기는 섬유 도파관에 퍼터베이션이 도파관의 상호관계인 길이의 약 3배이하이어야 하는 필요성에 의해 제한된다. 따라서 도 1의 예비성형품의 인발로 인해 생긴 도파관을 도시하는 도 1b의 길이(13 및 15)는 상호관계의 길이의 약 3배보다 적어야 한다.

시그먼트의 길이(6)는 시그먼트(6)가 짝수의 퍼터베이션쌍을 포함하고, 짝수의 퍼터베이션을 갖는 시그먼트를 포함하도록 충분한 예비성형품의 길이인 한계에서 넓은 범위의 길이에서 변화되어 시그먼트의 전체 복굴절이 0이 되도록 한다.

인접한 퍼터베이션(2)들은 서로 인접한 퍼터베이션(4)과 같이 서로 직각을 이룬다. 또한, 퍼터베이션(4)에 인접한 퍼터베이션(2)은 서로 직각을 이룬다. 따라서 도파관을 따른 순 복굴절은 필수적으로 제로(0)이고, 분극화 모드의 혼합은 시그먼트의 형태(6 및 8)에서 모두 발생할 수 있다. 또한, 퍼터베이션들(4 및 2) 사이의 퍼터베이션 깊이의 차이는 시그먼트(6)의 특정 제로(0)의 분산 파장과 시그먼트(8)의 다른 제로의 분산 파장을 생산하고나서 시그먼트들사이의 전체 분산의 신호변화를 제공하여 전체 분산을 조절하기 위한 수단을 제공한다. 퍼터베이션들(4)을 함유하는 시그먼트의 수와 길이의 한계는 미리-선택된 수와 같은 D_i×l_i 인 제품의 합이고, 퍼터베이션들(4)에 의해 도파관 길이에 있어서 주입된 순 복굴절은 실질적으로 제로(0)이다.

상기 제 1의 구체예에서, 시그먼트(6 및 8)의 길이는 제품의 방정식의 합과 도파관의 길이에 있어서 0의 순 복굴절을 갖도록 하는 필요성에 의해 결합된다. 도 2에 도시된 다른 구체예에서, 시그먼트의 길이는 도 2의 참고인 도 1의 구체예와 같이 강하게 결합되지 않고, 균일하고 원통형의 오버클래드 층(overclad layer)은 코어의 표면에 형성된 필수적으로 동일한 홈을 갖는 코어를 감싸고, 상기 홈은 주기적으로 이간되어있다. 인접하는 홈은 상기와 같이 서로 직각을 이루고 있다. 홈의 깊이는 코어의 반경의 약 3% 내지 10%의 범위에서 선택되어 0의 분산 파장상에 최소한의 영향을 제공한다.

직경의 퍼터베이션의 제 2의 유형은 이러한 홈의 유형위에 중첩된다. 도 2는 균일하게 리덕션된 코어영역의 직경에 있어서 시그먼트(14)를 도시하는데 즉 원통형의 대칭이 유지된다. 전술한 바와 같이, 시그먼트(12 및 14)는 다른 각각의 0의 분산 파장들을 갖는다. 또한 , 전과 같이 D_i×l_i 의 제품의 합은 미리-선택한 값과 동일하여야 한다. 그러나, 더욱 작은 직경의 영역은 그것의 원통형 대칭과 이러한 시그먼트(12 및 14)가 연결되지 않다는 감지로 인해 추가적인 복굴절은 주입시키지 않을 것이다.

도 3은 제 3의 구체예를 도시한다. 이 구체예는 TD를 조절하는 퍼터베이션이 복굴절을 생산하는 코어의 퍼터베이션상에 중첩되는 도 2의 것을 아날로그화한 것이다. 이 경우에, 복굴절의 퍼터베이션은 깊이, 예비성형품의 길이를 따른 크기, 및 피치를 갖는 코어의 예비성형품의 표면에 나선형으로 형성된다. 나선형은 도 3의 (16)으로 도시되었다. 나선형 피치(18)는 50mm 직경의 인발 예비성형품에 약 0.04mm 이상으로 선택되어 예비성형품으로부터 인발된 섬유들에 발사된 광의 원형 분극화를 막는다. 원형의 분극화를 피하기 위한 또 다른 방법은 예비성형품의 길이를 따라 마주보는 피치의 동일한 길이를 형성시켜 순 원형 분극화가 0이도록 제공한다.

길이(20 및 22)는 전체 분산×길이의 제품의 합을 형성하는데 사용되는 길이이다. 다시 말하면, 예비성형품의 클래드 층은 상기 방법의 단계에서 전술한 바와 같이 균일하게 원통형으로 도시되고 예비성형품을 평평하게 제공한다.

당업자는 질량 보존의 법칙이 예비성형품의 크기로부터 도파관의 크기를 계산하는데 사용된다는 것을 이해하였다.

도 4는 상기 설명한 퍼터베이션들에 의해 생산된 전체 분산의 신호의 변화를 도시한다. 폭(28)으로 나타나는 분산의 값들의 범위는 파장의 전체 분산의 의존성을 나타낸다. 전체 분산의 특정 신호의 길이의 구간은 시그먼트(30)로 나타낸다. (26) 및 (32)는 각각 양의 분산 및 음의 분산을 나타낸다.

다수의 굴절률 프로파일의 일부는 굴절률을 제공하여 PMD 및 TD의 조정을 허용한다. 예를 들어 미합중국 특허 제 4,715,679호(Bhagavatula), 미합중국 특허출원 제 08/323,795, 또는 제 08/287,262호에 나타난 프로파일은 본 발명에 사용하기에 적합하다.

따라서 본 발명의 섬유 도파관은 낮은 분산을 갖고, 가장 높은 섬유 도파관의 성능을 요구하는 시스템에 사용하기에 적합하다. 광증폭기와의 결합에 사용되는 본 발명의 도파관은 매우 긴 재생되지 않은 길이에 있어서 실질적으로 손실이 없는 전송매체를 제공한다.

Claims (18)

1. 굴절률 프로파일을 갖는 코어 유리 영역;

   상기 코어 유리 영역을 감싸고 굴절률 프로파일을 가지며, 여기서 상기 코어 유리 굴절률 프로파일의 적어도 한 부분이 상기 클래드 유리 굴절률 프로파일의 적어도 한 부분보다 큰 클래드 유리층;

   대칭의 길이 및 세로축을 갖는 상기 섬유 도파관;

   두 개의 분극화 모드를 혼합시키기 위해 섬유 도파관의 길이를 따라 주기적으로 배치된 다수의 복굴절 수단; 및

   상기 섬유 도파관 길이를 따라 전체 분산을 미리-선택된 파장 범위에 걸쳐 양의 값과 음의 값 사이를 번갈아 변화시키기 위해 배치된 다수의 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 모드의 광섬유 도파관.
2. 제 1항에 있어서, 상기 복굴절 수단은 제 1의 섬유 도파관 길이를 따라 배치된 다수의 코어 직경 퍼터베이션의 제 1형태이고, 여기서 이웃하는 제 1형태의 퍼터베이션은 직각을 이루며, 상기 제 1의 도파관 길이는 0의 제 1 전체 분산 파장에 의해 특징지어지고,

   상기 제 1의 섬유 도파관의 길이는 제 2의 섬유 도파관 길이에 인접하는데, 여기서 상기 복굴절 수단은 다수의 코어 직경 퍼터베이션의 제 2형태이고, 이웃하는 상기 제 1 및 제 2형태의 퍼터베이션은 직각을 이루고 있으며, 이웃하는 제 2형태의 퍼터베이션들이 직각을 이루고 있으며, 상기 제 2 도파관 길이는 0의 제 2의 전체 분산 파장에 의해 특징지어지고,

   여기서 상기 제 1 및 제 2 도파관 길이는 섬유 도파관의 길이를 따라 주기적으로 반복된 퍼터베이션 길이 단위를 형성하는 것을 특징으로 하는 단일 모드의 섬유 도파관.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1형태의 직경 퍼터베이션이 코어 영역의 주변상의 두 지점을 연결하고 대칭의 세로축에 직교하며 이를 통과하는 가장 짧은 선으로 한정된 최소한의 크기를 갖고, 상기 제 2형태의 직경 퍼터베이션은 코어 영역의 주변상의 두 지점을 연결하고 대칭의 축에 직교하며 이를 통과하는 가장 짧은 선으로 한정된 최소의 크기를 가지며, 여기서 상기 제 1 및 제 2의 최소 크기가 다름을 특징으로 하는 단일 모드의 섬유 도파관.
4. 제 3항에 있어서, 상기 코어 영역의 주변의 한 부분이 반경을 갖는 원의 호를 형성하고,

   상기 제 1의 최소 크기가 상기 코어 영역의 반경×(0.90 내지 0.97)의 범위이고, 상기 제 2의 최소 크기가 상기 코어 영역의 반경×(0.80 내지 0.87)의 범위인 것을 특징으로 하는 단일 모드의 섬유 도파관.
5. 제 1항에 있어서, 상기 복굴절 수단들이 섬유 도파관의 길이를 따라 주기적으로 배치된 다수의 실질적으로 동일한 코어 직경의 퍼터베이션이고, 여기서 이웃하는 직경 퍼터베이션이 직각을 이루고,

   전체 분산이 양의 값과 음의 값 사이를 번갈아 변하게 하기 위해 섬유 도파관의 길이를 따라 배치된 상기 다수의 수단들이 도파관의 코어 직경에서 리덕션들이고, 여기서 상기 코어 직경의 리덕션의 길이 및 공간이 미리 선택된 값인, 전체 분산 D_i(ps/nm-km)×길이 l_i(km_i)의 제품의 대수학적 합을 산출하기 위해 선택되고, 여기서 D_i는 길이 l_i에 있어서 일정함을 특징으로 하는 단일 모드의 섬유 도파관.
6. 굴절률 프로파일을 갖는 코어 유리 영역;

   상기 코어 유리 영역을 감싸고 굴절률 프로파일을 가지며, 여기서 상기 코어 유리 굴절률 프로파일의 적어도 한 부분이 상기 클래드 유리 굴절률 프로파일의 적어도 한 부분보다 큰 클래드 유리층;

   대칭의 길이 및 세로축을 갖는 상기 섬유 도파관;

   섬유에 발사된 광의 분극화 모드를 혼합하기 위한 직경에서 대칭의 세로축에 대해 대칭적으로 배치된 적어도 하나의 나선형의 퍼터베이션을 갖는 상기 코어 영역; 및

   전체 분산이 양의 값과 음의 값으로 번갈아 변하게 하기 위해 섬유 도파관 길이를 따라 배치된 다수의 수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 모드의 광섬유 도파관.
7. 제 6항에 있어서, 상기 나선형 퍼터베이션이 실질적으로 일정한 깊이, 반경을 갖는 원호를 형성하는 상기 코어 영역의 주변의 한 부분, 및 상기 나선형 퍼터베이션이 반경의 0.03 내지 0.10의 범위인 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 단일 모드의 섬유 도파관.
8. 제 7항에 있어서, 전체 분산이 양의 값과 음의 값을 번갈아 변하게 하기 위한 상기 다수의 수단들이 상기 나선형의 퍼터베이션상에 중첩된 코어 영역의 직경 리덕션이고, 여기서 상기 직경 리덕션은 상기 코어 영역의 0.13 내지 0.20의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 단일 모드의 섬유 도파관.
9. 제 6항에 있어서, 상기 코어의 주변의 한 부분이 반경을 갖는 원호를 형성하고, 상기 적어도 하나의 나선형 퍼터베이션이 다수의 제 1 및 제 2의 부-길이에 있어서 상기 코어에 형성되고, 상기 다수의 제 1의 부-길이에 적어도 하나의 나선형 퍼터베이션이 반경의 0.03 내지 0.10의 범위에 상기 나선형 깊이를 갖고, 상기 다수의 제 2의 부-길이에 적어도 하나의 나선형 퍼터베이션이 반경의 0.13 내지 0.20의 범위에 상기 나선형 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 단일 모드의 섬유 도파관.
10. 표면, 길이, 직경 및 대칭의 세로축을 갖는 유리 섬유 도파관의 코어 예비성형품을 제조하는 단계;

    섬유에 발사된 광의 분극화 모드를 혼합시키기 위해 상기 코어의 예비성형품의 표면에 퍼터베이션의 제 1의 미리-선택된, 주기적 유형을 형성시키는 단계;

    전체 분산이 양의 값과 음의 값의 사이를 번갈아 변하게 하기 위해 상기 코어 예비성형품의 표면에 퍼터베이션의 제 2의 미리-선택된, 유형을 형성하는 단계;

    실질적으로 균일하고 원통형의 형태를 갖는 인발 예비성형품을 제조하기 위해 상기 코어 예비성형품에 대하여 유리의 클래드 층을 적용시키는 단계; 및

    균일한 외부의 직경을 갖는 실질직으로 균일한 원통형의 형태의 단일 모드의 광섬유 도파관으로 상기 인발 예비성형품을 인발하여 섬유도파관의 코어상에 퍼터베이션의 유형을 전압시키는 단계를 포함하는 낮은 분극화 모드 분산과 조정된 전체 분산을 갖는 단일 모드의 광섬유 도파관의 제조방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 퍼터베이션들의 미리-선택된 제 1유형은 상기 예비성형품의 길이를 따라 이간되고 상기 코어의 예비성형품의 표면에 형성된 홈들이고, 각 상기 홈들은 대칭의 거울평면을 가지며, 이는 대칭의 도파관 세로축을 포함하고, 이웃하는 홈들의 대칭의 각각의 거울면들은 서로 직각을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 홈들이 상기 예비성형품의 직경의 3% 내지 10%의 범위의 깊이와 4mm이하의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 퍼터베이션의 미리-선택된 제 2유형이 예비성형품 직경에 균일한 리덕션이고, 이 리덕션이 상기 홈들에 중첩되고 분리된 상기 예비성형품의 직경의 11% 내지 20%의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 10항에 있어서, 상기 퍼터베이션의 미리-선택된 제 2유형이 상기 예비성형품의 길이를 따라 이간되고, 상기 코어의 예비성형품의 표면에 형성된 홈이고, 상기 각 홈들은 대칭의 거울평면을 가지며, 이는 대칭의 도파관 세로축을 포함하고, 이웃하는 홈들의 대칭의 각각의 거울면들은 서로 직각을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 14항에 있어서, 상기 홈이 상기 예비성형품의 직경의 11% 내지 20%의 범위의 깊이 및 4mm이하의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 10항에 있어서, 상기 퍼터베이션들의 미리-선택된 제 1유형이 3% 내지 10% 범위의 길이 및 약 4mm이하의 상기 예비성형품의 길이를 따른 크기를 갖는 적어도 하나의 나선형을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 10항에 있어서, 상기 퍼터베이션들의 미리-선택된 제 2유형이 11% 내지 20% 범위의 길이를 갖는 적어도 하나의 나선형을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 10항에 있어서, 상기 예비성형품의 길이가 부-길이들로 이루어져 있고, 상기 인접한 부-길이들이 퍼터베이션들의 상기 미리-선택된 제 1유형 및 퍼터베이션들의 상기 미리-선택된 제 2유형을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 방법.