KR20010020867A

KR20010020867A - 에르븀 증폭기 영역내에서 음성 분산 및 낮은 경사를 갖는광섬유

Info

Publication number: KR20010020867A
Application number: KR1020000027215A
Authority: KR
Inventors: 브라운찰스에스
Original assignee: 루센트 테크놀러지스 인크
Priority date: 1999-05-24
Filing date: 2000-05-20
Publication date: 2001-03-15
Also published as: JP2000356724A; CN1143148C; CN1274856A; KR100401032B1; EP1055945A3; US6317549B1; EP1055945A2

Abstract

에르븀 도핑된 섬유 증폭기에 의해 제공되는 분산 보상형 광 통신 시스템(700)에 이용하기에 적합한 광섬유(30)가 개시된다. 섬유는 파장 영역1530-1565nm에 걸쳐 -0.8ps/(nm-km)보다 낮은 음의 색 분산을 가지며, 0.05ps/(nm²-km) 미만의 분산 경사를 가진다. 이 섬유는 0.21dB/km 미만의 평균 광 전송 손실을 나타내고, 그의 유효 영역이 50㎛²를 초과하여, 밴딩 손실에 비교적 둔감하다. 광 섬유는 굴절 인덱스가 n₁이고, 게르마늄 도핑된 실리카로 된 코어(31)와, 코어를 감싸는 덮개 물질(34)층을 포함한다. 덮개는 거의 순수한 실리카를 포함하고, 굴절 인덱스가 n₂이다. 코어와 덮개사이에, 섬유는 도핑된 실리카로 된 제 1 및 제 2 고리형 링을 더 포함한다. 제 1 고리형 링(32)은 너비가 4.5±1.5미크론이고, 플로오르로 도핑되며, 굴절 인덱스가 n₃이다. 제 2 고리형 링(33)은 게르마늄으로 도핑되고, 굴절 인덱스가 n₄이다. 이 인덱스들은 다음의 수학식에 의해 한정된다.

0.45＜(n₁-n₂)/n₂＜0.58

-0.09＜(n₃-n₂)/n₂＜-0.05

0.20＜(n₄-n₂)/n₂＜0.28

Description

에르븀 증폭기 영역내에서 음성 분산 및 낮은 경사를 갖는 광섬유{OPTICAL FIBER HAVING NEGATIVE DISPERSION AND LOW SLOPE IN THE ERBIUM AMPLIFIER REGION}

본 발명은 광 섬유에 관한 것으로, 특히 분산 보상 광 통신 시스템용에 적합한 섬유에 관한 것이다.

광 전송은 통신 기술에서 각광받고 있는데, 이는 광섬유에 이용할 수 있는 넓은 대역 때문이다. 그 대역으로 인해, 수천의 전화 통화 및 수백의 텔레비젼 채널이 고품질의 유리 물질로 이루어진 머리카락 굵기의 얇은 섬유를 통해 동시에 전송될 수 있다. WDM 시스템에서는 광 섬유를 통한 전송 용량이 증가되며, 여러 채널들이 상이한 파장으로 동작하는 단일 섬유-각 채널상에 다중화된다. 그러나, WDM 시스템에서는, 4광자 혼합같은 채널들간의 비선형 상호 작용으로 인해 시스템 용량이 현격하게 줄어든다. 이 문제는 미국 특허 제5,327,516호에 의해 크게 개선되었는데, 거기에 개시된 광섬유는 동작 파장에서 소량의 색분산(chromatic dispersion)을 유도하여 비선형 상호 작용을 감소시킨다. 따라서, 광섬유가 WDM 채널 각각에 소량의 색분산을 제공하는 것이 바람직하다. 이 분산은 4-광자 혼합을 최소화하는 목적으로는 바람직하지만, 상이한 파장이 섬유를 통해 서로 다른 속도로 진행한다는 사실로 인해 펄스 확산이 발생된다는 점에 있어서는 바람직하지 않다. 다행히, 펄스 확산은 분산 보상 기술에 의해 처리될 수 있으며, 거기에서는 음 및 양의 분산 섬유 섹션이 교번적으로 연결된다. 일반적으로, 약 50킬로미터 미만 거리의 통신 시스템에서는 분산 보상이 필요치 않다.

광섬유를 제조하는데 이용되는 유리 물질(거의 순수 실리카-SiO₂)의 품질면에서 획기적인 진전이 있었다. 1970년에는 유리 섬유의 수용 가능 손실이 20dB/Km 였으나, 오늘날에는 손실이 일반적으로 0.25dB/Km이다. 실제적으로, 유리 섬유에 대한 이론적인 최소 손실은 대략 0.16dB/Km이며, 그 손실은 대략 1550nm의 파장에서 발생한다. 이 파장 영역에서 알맞는 광 전송이 이루어지는 특성이 있는데, 그것은 이 영역이 에르븀 도핑된 섬유 증폭기가 동작하는 곳이기 때문이며, 그들은 이용 가능한 가장 실용적인 광 증폭기가 되었다. 그러한 증폭기에 있어서, 광섬유내의 에르븀 이온은 제 1 파장 영역(예를들어, 980nm)의 에너지로 펌핑(pumping)된후, 제 2 파장 영역(예를들어, 1530-1565nm)내의 광 신호에 의해 에르븀 이온을 여기시킬 때, 제 2 파장 영역내로 그 에너지를 제공한다.

상업적으로 수용할 수 있는 제품을 제공하기 위해 필수적으로 수반되어야 하는 광섬유 고안에는 많은것들이 고려된다. 일반적으로, 전송 손실을 낮추는 것이 바람직한데, 이는 섬유가 과잉 손실을 겪지 않고 다소의 밴딩을 허용할 수 있으며, 기 설정된 파장 영역을 통한 알려진 분산을 갖기 위한 것이고, 또한 분산 경사가 비교적 낮아지고, 섬유가 시스템 파장에서 단일 모드 전송에 적절한 컷오프 파장을 가지기 위한 것이다. 설명된바와 같이, 낮은 전송 손실을 제공하는 고 품질의 유리 물질이 개발되어 왔으나, 고품질의 유리 물질이 오늘날의 광 섬유에 요구되는 모든 특징을 만족시키기에는 그 자체만으로는 불충분하다. 섬유의 중심축으로부터의 거리의 함수로서 섬유의 굴절 인덱스가 어떻게 변화하는지를 설명하는 섬유의 굴절-인덱스 프로필에 의해 많은 원하는 특징을 처리할 필요가 있다. 일반적으로 유리의 최외곽측의 굴절 인덱스는 굴절-인덱스 프로필을 설명하는 데 사용되는 파라메타들을 참조한다. 이상적인 굴절-인덱스 프로필은 상이한 굴절 인덱스의 축에 대칭적인 링을 포함하는 경우가 있다. 그러나, 일반적으로, 이러한 링들중의 임의의 하나에 대한 크기 및 형상을 변화시키면, 섬유의 하나 초과의 특성에 영향을 미치며(예를들어, 분산 경사는 감소되지만 전송 손실이 증가됨), 원하는 특징 모두를 제공하고 여전히 제조가 용이한 굴절-인덱스 프로필을 생성하기 위해 많은 노력이 필요하게 된다.

예를들어, 미국특허 제5,878,182호에는 에르븀 증폭기 영역에서 낮은 경사를 갖는 양 및 음의 분산 섬유에 대한 고안이 개시되어 있다. 그 고안은 원하는 결과를 이루기에는 효과적이지만, 이 특허의 도3C에 도시된 음의 분산 섬유에 대한 제조 공차는 원하는 것 보다 여유가 없다. 에르븀 증폭기 영역에 걸쳐 저-분산 경사를 제공하는 다른 광섬유는, 도넛 형의 굴절 인덱스 프로필을 갖는다. 이에 대한 것은 OFC'95 테크니컬 다이제스트의 259-260 페이지의 'Dispersion-shifted single-mode fiber for high-bit-rate and multiwavelength systems"이란 제목의 논문에 기재되어 있다. 이 고안은 낮은 인덱스 물질의 코어를 감싸는 높은 인덱스 물질의 링을 포함한다. 그러나, 그러한 인덱스 프로필은 원하는 것보다 높은 전송 손실 및 높은 밴딩 감도를 가진 것 같다.

따라서, 낮은 전송 손실과, 낮은 밴딩 감도를 나타내고 및 에르븀 증폭기 영역에서 낮은 경사로 음의 분산을 하며, 용이하게 제조되는, 신규한 광 섬유가 필요하다.

중심 코어 영역과 외측 덮개 사이에 제어 인덱스 물질로 된 두 개의 고리형 링을 포함하는 굴절 인덱스 프로필을 갖는 광 섬유에 의해 종래 기술의 문제점을 극복한다. 제 1 고리형 링은 중심 코어에 인접하며, 덮개의 굴절 인덱스보다 낮은 굴절 인덱스를 갖는다. 제 1 고리형 링은 덮개에 인접하며, 덮개의 굴절 인덱스보다 높은 굴절 인덱스를 갖는다. 특히, 코어는 굴절 인덱스n₁을 가지며, 덮개는 굴절 인덱스n₂를 가지고, 제 1 고리형 링은 굴절 인덱스n₃를 가지며, 제 2 고리형 링은 굴절 인덱스n₄를 갖는다. 굴절 인덱스 프로필은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

중심 코어 영역 : 0.45＜(n₁-n₂)/n₂＜0.58

제 1 고리형 링 : -0.09＜(n₃-n₂)/n₂＜-0.05

제 2 고리형 링 : 0.20＜(n₄-n₂)/n₂＜0.28

또한, 제 1 고리형 링은 약 4.5±1.5㎛의 너비를 갖는다.

낮은 굴절 인덱스 물질의 비교적 넓지만 얇은 트렌치로 제 1 고리형 링을 구성함에 의해, 에르븀 증폭기 영역에서 낮은 경사를 갖는 음의 분산 섬유가 용이하게 제조될 수 있음을 알게 되었다.

본 발명의 예시적인 실시 예에 있어서, 광섬유는 대략 -0.8ps/(nm-km) 미만, 바람직하기로는 -3.0±1.7ps/(nm-km)의 분산을 가지며, 파장 영역1530-1565nm에 걸쳐 0.05ps/(nm²-km)미만의 경사를 갖는다. 제 1 고리형 링은 굴절 인덱스를 감소시기키 위해 플루오르(fluorine) 도핑을 포함한다.

본 발명의 음의 분산 광 섬유는 전체 길이가 50km를 초과하고 분산 보상을 갖는 WDM 시스템에 예시적으로 이용된다. 광 섬유는 1550nm에서의 평균 전송 손실이 0.20dB/km이고, 유효 영역이 50㎛²보다 크며, 인덱스 프로필이 밴딩 손실에 비교적 둔감하도록 함이 바람직하다.

본 발명 및 그의 동작 모드는 첨부된 도면과 이하의 상세한 설명으로부터 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 2개의 보호 코팅 층을 가지는 종래의 광 섬유에 대한 사시도,

도 2는 파장의 함수로서 분산 평탄형 섬유의 전체 색 분산의 그래프로서 그의 물질 분산과 도파관 분산 성분을 나타낸 도면,

도 3a는 여러층의 상이한 굴절 인덱스 물질을 나타낸 코팅되지 않은 광 섬유의 단면도,

도 3b는 종래의 광 섬유의 굴절 인덱스 프로필을 개시한 도면,

도 3c는 본 발명에 따른 광 섬유의 굴절 인덱스 프로필을 개시한 도면,

도 4는 파장의 함수로서, 본 발명에 따른 섬유의 색 분산 그래프로서, 그 물질 분산과 도파관 분산 성분을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 광 섬유의 색 분산 그래프로서, 에르븀 증폭기 영역에서의 상세한 특성을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명에 따른 광 섬유 그룹을 포함한 케이블의 사시도,

도 7은 음 및 양의 분산 섬유와, 에르븀 도핑된 섬유 증폭기를 포함하는 전송 경로를 통해 작동하는 4 채널 WDM 시스템을 개시한 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

30 : 광 섬유 31 : 중심 코어 영역

32 : 제 1 고리형 링 33 : 제 2 고리형 링

34 : 외측 덮개

다양한 메카니즘이 섬유의 대역폭을 제한한다. 다중 모드 섬유에는, 예를들어, 섬유의 일측 단부로 인가되는 광 펄스가 섬유의 타측 단부로 나올 때 확산하는 모들(modal) 분산이 있다. 이는 다중 모드 섬유가 특정 파장의 상이한 모드(경로) 수백개를 유지하기 때문이다. 상이한 모드들이 섬유의 타측 단부에서 조합되면, 네트(net)는 바람직하지 않은 펄스 확산(분산)으로 결과한다. 다르게 표현된 것을 제외하고, 분산은 색 또는 "선형" 분산을 의미한다. 일반적으로, 단파장 방사가 장파장 방사보다 더 빠른 속도를 가지는 상황에서, 분산 부호는 양으로 간주된다. 섬유는 특정 파장의 기초 모드(LP₁)만을 유지하도록 고안될 수 있다. 그러한 섬유를 "단일 모드"라 한다. 그의 대역폭은 다중 모드 섬유보다 훨씬 크며, 그 대역폭에서 상대적으로 더 큰 속도로 광 신호를 전송할 수 있다. 그러나, 단일 모드 섬유는, 코어 반경(a), 굴절(n) 인덱스, 및 미세한 코어/덮개 인덱스 차(△)에 의해 결정되는, LP₁₁컷오프 파장보다 짧은 파장에 대해서는 다중모드 섬유였던 것처럼 행동한다. 사실, △와 a가 감소함에 따라, 전파되는 모드수가 점점 줄어들고, 결과적으로 LP₁₁컷오프 파장보다 긴 파장으로 전파되는 하나의 모드만이 남게 된다. 따라서, LP₁₁컷오프 파장은 적정량에 의해 전송될 파장보다 짧은 필요가 있다.

광섬유를 제조하는데 있어서, 유리 모재(preform) 막대를 수직하게 드리우고 통제 속도로 화로내에 이동시킨다. 모재는 화로내에서 연화되며, 추출탑의 바닥에 배치된 캡스탄(capstan)에 의해 모재 막대의 용융 단부로부터 유리 섬유를 자유롭게 뽑는다. (뽑혀진 섬유가 모재 막대보다 수천배 작은 직경을 가지나, 동일한 굴정 인덱스 프로필을 갖는다.) 유리 섬유 표면이 마모에 의해 손상을 당하기 쉽기 때문에, 유리 섬유가 추출된 후에 그리고 오염물 또는 마모에 노출되기 전에, 섬유를 코팅할 필요가 있다. 코팅 물질의 적용이 유리 표면을 손상시키기 않아야 함으로, 코팅 물질은 액체 상태로 적용된다. 일단 적용되면, 코팅 물질은 유리 섬유가 캡스탄에 도달하기 전에 고체화되어야 한다. 이것은, 전형적으로 액체 코팅 물질이 전자계 방사에 노출되어 고체로 전환되는 프로세스인 광경화(photocuring)에 의해 짧은 시간 간격내에 이루어진다. 도 1에는 이중 코팅 광 섬유(110)이 개시되며, 그의 구조는 본 발명에 이용하기에 적합하다. 도시된 바와 같이, 2층의 코팅 물질이 추출된 유리 섬유(10)에 제공되며, 유리 섬유(10)는 광 운반 코어(11)와 덮개(14)를 포함한다. 덮개 섬유(10)는 대략 125㎛의 직경을 갖는다. 주 코팅 물질이라고 지칭되는 내부층(111)은 유리 섬유(10)에 도포되고, 부 코팅 물질이라고 지칭되는 외부층(112)은 주 코팅 물질(111)에 도포된다. 일반적으로 부 코팅 물질은 조절을 견디도록 비교적 높은 계수(예를들어, 10⁹Pa)를 가지나, 주 코팅 물질은 마이크로 밴딩 손실을 감소시키는 큐션을 제공하기 위해 비교적 낮은 계수(예를들어, 10⁶Pa)를 가진다. 부 물질이 제공되지만 주 코팅은 여전히 젖어 있으며, 두 코팅은 전자계 스펙트럼의 자외선 영역에서의 방사에 의해 동시에 경화된다.

도 2에는 종래 기술의 광섬유의 색 분산, 특히 물질 및 도파관 분산 성분의 추가적 조합을 통해 전반적인 분산 평탄 특성(23)이 어떻게 생성되는지를 나타낸 도면이 도시된다. (일반적으로, 분산-평탄 섬유는 두 개의 파장, 예를들어 1400nm 및 1700nm에서 0의 분산을 가진다.) 물질 분산은 광 섬유를 제조하는데 이용되는 실질 물질과 본질적으로 연관이 있음을 상기하시오. 여기에서, 물질 분산(21)은 실리카 유리와 연관이 있다. 다른 한편, 도파관 분산(22)은 굴절 인덱스 프로필 함수이다. 물질 분산과 다르게, 도파관 분산은 고안 엔지니어에 의해 한계내에서 형성될 수 있다. 이러한 특정의 굴절 인덱스 프로필은, 색분산이 1400-1700nm으로부터 확장되는 광 파장 영역에 걸쳐 색 분산이 줄어드는 분산 평탄 섬유의 고안에 사용되어 왔다.

도 3a를 참조하면, 각각이 섬유의 도파관 분산 특성을 수정하기 위한 상이한 굴절 인덱스를 가지는 다수층(31-34)을 나타낸 코팅되지 않은 유리 섬유(30)의 단면도가 개시된다. 도 3a는 층들간에 굴절 인덱스의 변화가 급격하게 이루어지는 것을 제안하지만, 반드시 그래야만 하는 것은 아니다. 완만한 인덱스 변화가 보다 일반적이며, 그러한 섬유를 경사형 인덱스 섬유라 한다. 그러나, 본 발명의 이해를 도모하기 위해, 급 변화가 도시된다. 또한, 본 발명은 경사형 인덱스 섬유를 고려함을 알아야 한다.

광섬유(30)는 굴절 인덱스가 n₁인 중심 코어 영역(31)을 포함한다. 중심 코어 영역(31)은 굴절 인덱스가 n₃인 제 1 고리형 링(32)에 의해 둘러싸이고, 그 다음 굴절 인덱스가 n₄인 제 2 고리형 링(33)에 의해 둘러싸인다. 굴절 인덱스가 n₂인 외측 덮개(34)는 제 2 고리형 링을 감싼다. 덮개층(34)의 직경이 대략 125미크론(micron)인 반면, 중심 코어(31)의 직경이 대략 8미크론이기 때문에, 도 3a의 도면이 정확한 축척에 의해 도시된 것이 아님을 알아야 한다.

굴절 인덱스의 실제값을 이용하여 굴절 인덱스 프로필을 도시하는 것 보다, 다음과 같이 정의된 정규화 굴절 인덱스 차(△₁,△₂,△₃)의 함수로서 그 프로필을 도시하는것이 편리하다.

△₁ (n₁-n₂)/n₂x 100%

△₂ (n₃-n₂)/n₂x 100%

△₃ (n₄-n₂)/n₂x 100%

도 3b에는, 에르븀 증폭기 영역에서 낮은 경사를 갖는 음의 분산 섬유에 대한 종래의 굴절 인덱스 프로필(미국특허 제5,878,182 참조)이 개시된다. 이 섬유는 외측 반경이 b₁이고 내측 반경이 b₂인 제 1 고리형 링을 포함한다. 이 링의 실제 너비(b2-b1)은 대략 1.8미크론으로서, 제조 공차면에서 비교적 여유가 없다. 본 발명에 따라, 용이하게 제조되고, 낮은 밴딩 손실 및 에르븀 증폭기에서 낮은 경사를 가진 음의 분산 섬유를 제공하는 도 3c에 도시된 굴절 인덱스 프로필을 사용하여 충분한 개선이 이루어진다. 0.45＜△₁＜0.58, -0.09＜△₂,＜-0.05, 0.20＜△₃＜0.28의 범위에 걸쳐 이와 같은 섬유 품질이 이루어짐을 알수 있었다. 또한 제 1 고리형 링은 외부 반경(c₂) 및 내부 반경(c₁)을 가지며, 이 링의 너비(c₂-c₁)는 대략 4.5±1.5㎛이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, △₁=0.25이고, △₂,=-0.08이며, △₃=0.24이다. 또한 바람직한 실시 예에 있어서, 여러층들의 반경은, c₁=2.7㎛, c₂=7.2㎛, c₃=9.0㎛이다. 도 3c에 도시된 굴절 인덱스 프로필은 게르마늄 도핑된 실리카 코어, 플루오르 도핑된 제 1 고리형 링, 게르마늄 도핑된 제 2 고리형 링 및 순수 실리카 외측 덮개를 포함한다. 그렇지만, 그것이 본 발명의 장점을 제공하는 굴절 인덱스들의 상대적인 차이이기 때문에, 이 방식으로 코어 및 덮개층을 구성할 필요가 없음을 알게 되었다. 예를들어, 코어는 순수 실리카로 제조될 수 있으나, 고리형의 링 및 덮개는 다른 레벨의 플루오르 도핑을 가질 수 있다.

본 발명에 이용하기에 적합한 광섬유에 대한 사양 테이블이 개발되었다. 그러나, 그것은 수용 가능한 섬유의 전체 범위를 정의할 의도가 아니며, 단지 예시적인 목적을 위해 안출된다.

예시적인 섬유 사양 테이블

1550nm에서 감쇄 ≤0.21dB/km (평균)

모드 필드 직경 8.4±0.6미크론(1550nm)

코어 편심 ＜0.8미크론

덮개 직경 125±1.0미크론

컷오프 파장 ＜1450nm(2m 기준 길이)

분산 -3.0±1.7ps/(nm-km)(1530-1565nm)

분산 경사 ＜+0.05ps/(nm²-km)(평균)

매크로밴딩 ＜1550nm에서 0.5dB(1회전, 32mm)

매크로밴딩 ＜1550nm에서 0.1dB(100회전, 75mm)

코팅 직경 250±10미크론

내구성 테스트 200kpsi

적절한 제조 공정의 상세한 설명이 용이하게 이용될 수 있다. 모재는 모놀리스(monolithic) 또는 복합물일 수 있다. 코어 영역은 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition) 또는 슈트 화학(soot chemistry)--OVD(Outside Vapor Deposition) 또는 VAD(Vapor Axial Deposition)--를 사용하는 공정중의 하나에 의해 형성됨이 바람직하다. (예를들어, 덮개, 오버 덮개(over cladding), 코팅, 케이블등을 위한)종래의 공정은 섬유 고안에 의해 영향받지 않는다.

도 4에는, 본 발명에 따른 광 섬유의 색 분산 특성(43)이 개시된다. 특히, 도 4에는, 물질 및 도파관 분산 성분(41,42) 각각의 추가적인 조합을 통해 낮은 분산 경사를 생성하는 법이 개시된다. 분산-평탄 섬유에 대한 도 2의 도파관 분산 곡선(22)은 음의 경사를 나타내고, 도파관 분산은 (1700nm에 도시된)제 2 분산 널(null) 및 평탄한 전체의 분산 곡선(23)을 생성하도록 긴 파장에서 빠르게 증가한다. 그러나, 기초 모드가 효과적으로 컷오프를 개시하고, 이것이 원하지 않은 높은 밴딩 손실을 유도하기 때문에, 그러한 평탄화가 이루어진다.

도 5에는, 도 3c에 도시된 굴절 인덱스 프로필을 갖는 양의 분산 섬유(43-1)와 음의 분산 섬유(43-2)의 색분산에 대한 그래프가 도시된다. 이 섬유 각각은, 1500nm에서 0.21dB/km 미만의 평균 손실과, 50㎛²초과의 유효 영역을 가지며, 이 섬유 각각은, 에르븀 도핑된 섬유 증폭기에 의해 제공된 파장 영역(1530-1565nm)에서, 절대 크기가 0.8ps(nm-km)를 초과하는 분산을 가진다. 이러한 특성은, 에르븀 증폭기 영역을 가로지르는 작은량의 분산 및 저 손실이 바람직하게 되는 WDM 신호의 전송에 사용하기에 이상적인 섬유(43-1,43-2)가 되도록 한다. (비교에 의하면, 전이되지 않은 실리카 섬유는, 약 1310nm에서 λ0의 분산 널 포인트, 1550nm에서 대략 +17ps/(nm-km)의 분산 및 1550nm에서 대략 0.095ps/(nm²-km)의 분산 경사를 갖는다.)

도 6은 본 발명에 따른 실질적인 케이블의 구조에 대한 세부적인 것을 제공한다. 광 케이블(600)은 동일 증명 가능 유닛을 형성하기 위해 다발 바인더(binder, 606)로 느슨하게 감싸진 두 묶음의 광 섬유를 포함한다. (미국특허 제5.611,016호에 설명된 바와 같이)한 묶음은 양의 분산 섬유(30-1)를 포함하고, 다른 묶음은 음의 분산 섬유(30-2)를 포함함이 바람직하다. 양 및 음의 분산 섬유를 각 그룹 또는 유닛으로 분리하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 실행에 필수적인 것이 아니다. 이러한 묶음들은, 예를들어 폴리비닐 염화물 또는 폴리에틸렌과 같은 절연 물질로 된 관형 부재(tubular member, 605)내에 배치된다. 관형 부재를 감싸는 것은, 수분 흡수 테이프(603)와, 예시적으로 폴리에틸렌 물질로 된 플라스틱 자켓(601), 및 예시적으로 강(steel) 또는 에폭시가 주입된 유리 섬유로 된 강화재(602)를 포함하는 외장(sheath) 시스템이다. 강화재(strength member)는 조작 또는 정상 서비스동안에 광 섬유에 제공될 스트레스를 제거하거나 감소시키는데 이용되며, 임의수의 알려진 방법으로 케이블(600)내에 포함된다. Kevlar플라스틱으로 된 립 코드(rip cord, 604)는 전체 외장 시스템(601-603)의 제거를 촉진한다. 전형적으로, 충전재는 관형 부재(605)내에 배치되어 거기에 포함된 섬유를 완충하는 작용을 하며, 그에 따라 마이크로 밴딩 손실로부터 섬유를 보호한다.

도 7에는 본 발명에 따른 WDM 시스템이 개시된다. WDM 시스템은 4개의 서로 다른 기저 대역 신호로 1530-1565nm영역의 4개의 기설정 파장을 변조하는 4개의 전송기(71,74)를 포함한다. 변조된 파장은 수동 4:1 커플러(75)를 통해 조합되고, 광증폭기, 바람직하기로는 에르븀 도핑 섬유 증폭기를 포함하는 섬유 전송 라인(30-1,30-2)으로 제공된다. 도 7의 실시 예에 있어서, 본 발명에 따르면, 섬유 전송 라인(30-1)은 기설정된 길이의 양의 분산 섬유를 포함하고, 섬유 전송 라인(30-2)은 기설정된 길이의 음의 분산 섬유를 포함한다. 수신기 단부에서, 4-채널은 그의 파장에 따라 역다중화기(85)에 의해 역다중화되고, 수신기(81-84)에 의해 처리되어 각 기저 대역 신호를 추출한다.

비록 다양한 특정의 실시 예가 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 범위내에서 변형이 가능할 것이다. 한정되는 것은 아니지만, 이러한 변형은 인접 층들 사이를 점차로 줄이는 굴절 인덱스 프로필(예를들어, 경사 인덱스 프로필)과, 층 너비에 대한 변형, 동일한 포괄 프로필 형상을 이루기 위한 서로 다른 도핑 물질 사용 및 광 섬유 제조에 있어서 유리보다 플라스틱의 사용을 포함한다. 많은 실용적인 섬유에 있어서, 섬유를 제조하는데 이용되는 제조 공정에 따라, 코어 영역의 중심에서 인덱스 저하가 존재함을 알아야 한다. 또한, 도 3c에는 이상적인 프로필이 도시되고, 본 발명은 인접링간에 완만하게 변화하는 인덱스 프로필을 포함함을 알아야 한다.

Claims

영역1530-1565nm내의 모든 파장에 대해 약 -0.8ps/(nm-km)보다 낮은 색 분산을 포함하는 광 섬유(30)로서, 최대 굴절 인덱스n₁을 갖는 중심 코어 영역(31)과, 상기 광 섬유의 외측 표면상의, n₂의 굴절 인덱스를 갖는 투명 덮개 물질(34)층을 포함하며, 상기 중심 코어 영역이 0.45＜(n₁-n₂)/n₂＜0.58인 광 섬유에 있어서,

상기 광 섬유는, 상기 중심 코어 영역에 인접하고, 약 4.5±1.5㎛의 너비 및 굴절 인덱스n₃를 가지며, -0.09＜(n₃-n₂)/n₂＜-0.05인 투명 물질의 제1 고리 영역(32)를 포함하고,

상기 외측 덮개에 인접하고, 굴절 인덱스가 n₄이며, 0.20＜(n₄-n₂)/n₂＜0.28인 투명 물질의 제 2 고리 영역(33)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는

광 섬유(30).
제 1 항에 있어서,

상기 광섬유는 상기 파장 영역1530-1565nm에 걸쳐 0.05ps/(nm²-km) 미만의 분산 경사를 가지는 것을 특징으로 하는

광 섬유(30).
제 1 항에 있어서,

상기 색 분산은 상기 파장 영역1530-1565nm에 걸쳐 -3.0±1.7ps/(nm-km)인 것을 특징으로 하는

광 섬유(30).
제 1 항에 있어서,

상기 중심 코어 영역(31)은 게르마늄 도핑된 실리카 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는

광 섬유(30).
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 고리 링(32)은 플루오르 도핑된 실리카 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는

광 섬유(30).
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 고리 링(33)은 게르마늄 도핑된 실리카 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는

광 섬유(30).
제 1 항에 있어서,

상기 외측 덮개 영역(34)는 도핑되지 실리카 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는

광 섬유(30).
제 1 항에 있어서,

상기 섬유는 플라스틱 자켓(601)을 포함하는 외장 시스템내에 포함되어, 광 케이블을 정의하는 것을 특징으로 하는

광 섬유(30).
제 1 항에 있어서,

상기 중심 코어 영역(31)은 게르마늄 도핑된 실리카를 포함하고, 약 2.7±1.0 미크론의 외측 직경을 가지며,

상기 제 1 고리 링(32)은 플루오르 도핑된 실리카를 포함하고, 약 7.2±1.0미크론의 외측 직경을 가지며,

상기 제 2 고리 링(33)은 게르마늄 도핑된 실리카를 포함하고, 약 9.0±1.0미크론의 외측 직경을 가지며,

상기 덮개(34)는 거의 순수한 실리카 포함하는 것을 특징으로 하는

광 섬유(30).