KR20020038774A - 분산 매니지먼트 광파이버, 그 제조 방법, 그것을포함하는 광통신 시스템 및 광파이버 모재 - Google Patents

분산 매니지먼트 광파이버, 그 제조 방법, 그것을포함하는 광통신 시스템 및 광파이버 모재 Download PDF

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KR20020038774A
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타나카시게루
니시무라마사유키
이시카와신지
사사오카에이스케
카토타카토시
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오카야마 노리오
스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 제조가 용이하고 다른 광파이버와의 접속이 용이한 구조를 구비한 분산 매니지먼트 광파이버 등에 관한 것이다. 상기 분산 매니지먼트 광파이버는 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 단일 모드가 보증되는 석영계 광파이버로서, 양의 파장 분산을 갖는 제 1 부분과 음의 파장 분산을 갖는 제 2 부분이 서로 인접하도록 배열되어 있다. 상기 분산 매니지먼트 광파이버에서는 첨가물 농도가 길이 방향에 균일한 한편, 상기 제 1 및 제 2 부분에 대응하여 첨가물로서 GeO2가 첨가되지 않은 유리층의 굴절률이 조절되고, 또는 잔류 응력이 조절되고 있다.

Description

분산 매니지먼트 광파이버, 그 제조 방법, 그것을 포함하는 광통신 시스템 및 광파이버 모재{Distribution management optical fiber, its menufacturing method, optical communication system employing the optical fiber and optical fiber base material}
WDM 전송 시스템은 복수 채널의 신호를 전송함으로써 고속·대용량의 광통신을 실현하는 광통신 시스템이다. 상기 WDM 전송 시스템에서는 광 전송로에 적용되는 석영계 광파이버의 전송 손실이 파장 1.55㎛ 부근에서 작아지는 것 및 1.55㎛ 파장대의 신호를 증폭하기 위한 광 증폭기가 실용화되어 있는 것으로부터 1.55㎛ 파장대에 포함되는 복수 채널의 신호가 이용된다.
복수 채널의 신호가 전파하는 광 전송로에서는 신호 파장 대역(1.55㎛ 파장대)에 있어서 파장 분산이 발생하면 각 신호의 펄스파형이 무너져 전송 특성이 열화되는 것이 알려져 있다. 따라서, 이 관점에서 신호 파장 대역에 있어서의 파장 분산은 작은 것이 요망된다. 한편, 신호 파장 대역에 있어서의 파장 분산치가 약 0이면 비선형 광학 현상의 일종인 4광파 혼합이 발생하기 쉬워지고, 이것에 기인한 누설이나 잡음의 발생에 의해서도 전송 특성이 열화된다. 4광파 혼합의 발생을 억제하기 위해서는 중계 간격을 짧게 하고 광 전송로 중을 전파하는 신호의 파워를 작게 하면 좋지만, 광 전송로 전체에 걸쳐 다수의 광 증폭기가 설치될 필요가 있어, 전체적으로 고가의 광통신 시스템이 된다.
상술한 바와 같은 비선형 광학 현상의 발생을 억제하는 한편 중계 간격을 길게 하기 위해서, 소정 파장(예를 들면 파장 1.55㎛=1550㎚)에 있어서 양의 파장 분산을 갖는 부분과 음의 파장 분산을 갖는 부분이 교대로 배치된 분산 매니지먼트 광파이버가 제안되고 있다. 이러한 분산 매니지먼트 광파이버가 적용된 광 전송로에서는 상기 광 전송로 전체에서 본 평균 파장 분산(파장 1.55㎛)이 약 0이 되기 때문에, 파장 분산의 발생에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제된다. 또한, 광 전송로의 대부분의 영역에 있어서 파장 분산이 발생하고 있기 때문에, 4광파 혼합에 기인한 전송 특성의 열화도 효과적으로 억제된다.
예를 들면 일본 특개평 8-201639호 공보에는 길이 방향으로 코어 외경을 변화시킴으로써 파장 분산의 부호를 변화시킨 분산 매니지먼트 광파이버가 개시되고, 또한, 이 분산 매니지먼트 광파이버의 제조 방법도 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,894,537호에는 길이 방향으로 코어 외경 또는 클래드 외경을 변화시킴으로써 각 부위에서 발생하는 파장 분산의 부호가 다르도록 설계된 분산 매니지먼트 광파이버가 개시되고, 또한, 이 분산 매니지먼트 광파이버의 제조 방법도 개시되어 있다. 일본 특개평 9-318824호 공보에는 실효 단면적이 서로 다르고 파장 분산의 부호도서로 다른 2종류의 광파이버가 접속된 광파이버 케이블이 개시되어 있다.
본 발명은 파장 분할 다중(WDM : Wavelength Division Multiplexing) 전송에 있어서, 복수 채널의 신호를 전송하는데 적합한 광파이버, 그 제조 방법, 그것을 포함하는 광통신 시스템 및 그것을 얻기 위한 광파이버 모재에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버 및 상기 분산 매니지먼트 광파이버가 적용된 광통신 시스템의 개략 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 분산 매니지먼트 광파이버의 일부를 확대한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버 전체에서 본 평균 파장 분산 특성을 도시하는 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서의 제 1 부분(양의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 제 2 부분(음의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성을 각각 도시하는 그래프.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 제 1 실시예에 있어서의 단면 구조를 도시하는 도면 및 굴절률 프로파일.
도 6은 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 제 2 실시예에 있어서의 굴절률 프로파일.
도 7은 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 제 3 실시예에 있어서의 굴절률 프로파일.
도 8은 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 제 4 실시예에 있어서의 굴절률 프로파일.
도 9는 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 제 5 실시예에 있어서의 굴절률 프로파일.
도 10은 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 제 6 실시예에 있어서의 굴절률 프로파일.
도 11은 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 제 7 실시예에 있어서의 굴절률 프로파일.
도 12는 도 7에 도시된 굴절률 프로파일을 갖는 분산 매니지먼트 광파이버(샘플 1)에 있어서의 제 1 부분(양의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 제 2 부분(음의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 이들의 평균치를 각각 도시하는 그래프.
도 13은 도 8에 도시된 굴절률 프로파일을 갖는 분산 매니지먼트 광파이버(샘플 2)에 있어서의 제 1 부분(양의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 제 2 부분(음의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 이들의 평균치를 각각 도시하는 그래프.
도 14는 도 5b에 도시된 굴절률 프로파일을 갖는 분산 매니지먼트 광파이버(샘플 3)에 있어서의 제 1 부분(양의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 제 2 부분(음의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 이들의 평균치를 각각 도시하는 그래프.
도 15는 도 6에 도시된 굴절률 프로파일을 갖는 분산 매니지먼트 광파이버(샘플 4)에 있어서의 제 1 부분(양의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 제 2 부분(음의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 이들의 평균치를 각각 도시하는 그래프.
도 16은 도 9에 도시된 굴절률 프로파일을 갖는 분산 매니지먼트 광파이버(샘플 5)에 있어서의 제 1 부분(양의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 제 2 부분(음의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 이들의 평균치를 각각 도시하는 그래프.
도 17은 도 10에 도시된 굴절률 프로파일을 갖는 분산 매니지먼트 광파이버(샘플 6)에 있어서의 제 1 부분(양의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 제 2 부분(음의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 이들의 평균치를 각각 도시하는 그래프.
도 18은 도 11에 도시된 굴절률 프로파일을 갖는 분산 매니지먼트 광파이버(샘플 7)에 있어서의 제 1 부분(양의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 제 2 부분(음의 파장 분산을 갖는 부분)의 파장 분산 특성 및 이들의 평균치를 각각 도시하는 그래프.
도 19는 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 각 실시예로서, 도 12 내지 도 18에 도시된 파장 분산 특성을 갖는 샘플의 여러 가지 특성을 정리한 표.
도 20은 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서의 클래드 외경(파이버 직경)과 파장 분산의 관계를 도시하는 그래프.
도 21은 GeO2를 포함하는 유리 재료에 대한 잔류 응력 부여의 영향을 설명하기 위한 그래프.
도 22는 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버를 제조하기 위한 제조장치의 개략 구조(제 1 실시예)를 도시하는 도면.
도 23a 내지 도 23c는 도 22에 도시된 제조장치의 각 부에 있어서의 유리 재료의 단면 구조를 각각 도시하는 도면.
도 24는 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버를 제조하기 위한 제조장치의 개략 구조(제 2 실시예)를 도시하는 도면.
도 25 및 도 26은 도 24에 도시된 제조장치에 있어서의 가이드 롤러의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 27은 본 발명에 따른 광통신 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 28은 도 27에 도시된 광통신 시스템에 있어서의 광 전송로의 평균 파장 분산 특성을 도시하는 그래프.
발명의 개시
발명자들은 종래의 분산 매니지먼트 광파이버 및 케이블에 대해서 검토한 결과 이하와 같은 과제를 발견하였다. 즉, 일본 특개평 8-201639호 공보나 미국 특허 제 5,894,537호에 개시된 종래의 분산 매니지먼트 광파이버는 그 길이 방향에 따라 코어 외경 또는 클래드 외경이 변화하고 있는 광파이버 모재를 와이어 드로잉함으로써 제조되기 때문에 제조가 용이하지 않다. 또한, 종래의 분산 매니지먼트 광파이버는 그 길이 방향에 따라 코어 외경 또는 클래드 외경이 변화하고 있기 때문에 다른 광파이버와의 접속이 어렵고, 또한, 접속 손실이 커지는 경우가 있다. 예를 들면 일본 특개평 9-318824호 공보에 개시된 광파이버 케이블은 실효 단면적이 서로 다른 2종류의 광파이버를 접속하기 때문에 접속 손실이 커진다.
본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 제조가 용이하고 다른 광파이버와의 접속이 용이한 구조를 구비한 분산 매니지먼트 광파이버, 그 제조 방법, 상기 분산 매니지먼트 광파이버가 광 전송로로서 적용된 광통신 시스템 및 상기 분산 매니지먼트 광파이버를 얻기 위한 광파이버 모재를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 단일 모드가 보증되는 석영계 광파이버이며, 상기 소정 파장에 있어서 양의 파장 분산을 갖는 1 또는 그 이상의 제 1 부분 각각과 상기 소정 파장에 있어서 음의 파장 분산을 갖는 1 또는 그 이상의 제 2 부분 각각이 서로 인접하도록 배치되어 있는 일련 길이(unitary)의 광파이버이다.
상기 분산 매니지먼트 광파이버는 반경 방향으로 순차 설치된 복수의 유리층을 구비한다. 특히, 이들 복수의 유리층 중, 굴절률 조절용의 첨가물을 포함하는 유리층에 있어서의 상기 첨가물의 농도는 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 그 최대 변화가 20 내지 30% 이하, 바람직하게는 10% 이하로 억제되도록 균일화되어 있고, 그리고, 상기 첨가물로서 GeO2를 실질적으로 포함하지 않는 유리층의 굴절률은 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 변화하고 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 이들 복수의 유리층 내에 잔류하는 응력이 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 변화하는 구성이어도 좋다. 또, 상기 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서의 코어 영역은 고의로는 불순물을 포함하지 않는 유리(이하, 순수 석영 유리라고 함)의 층을 포함하는 것이 바람직하다. 순수 석영 유리층의 점성은 불순물을 포함하는 유리층의 그것과 비교하여 커서 잔류 응력의 조절이 용이해지기 때문이다. 또한, 제조 도중에 있어서 소정량의 GeO2가 이 순수 석영 유리층에 의도하지 않게 혼입된 경우에도 잔류 응력이 부여되는 이 층의 순수 석영 유리에 대한 비굴절률차는 상기 혼입된 GeO2와 동량의 GeO2가 첨가된 유리층의 순수 석영 유리에 대한 비굴절률차와 비교하여 낮게 억제되기 때문에, GeO2혼입의 영향을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 이 명세서에 있어서, 기준 영역에 대한 각 유리층의 비굴절률차는 n을각 유리층의 굴절률, n0을 기준 영역의 굴절률로 할 때, (n-n0)/n0(순부동)으로 주어지고, 백분률로 표시되어 있다. 따라서, 순수 석영 유리를 기준으로 한 경우, 상기 순수 석영 유리보다도 낮은 굴절률을 갖는 유리층의 비굴절률차는 음의 값이 되고, 상기 순수 석영 유리보다도 높은 굴절률을 갖는 유리층의 비굴절률차는 양의 값이 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 첨가물 농도가 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 균일한 상태이고, GeO2가 첨가되지 않은 유리층에 있어서의 굴절률 또는 잔류 응력이 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 변화하고 있다. 이 구조에 의해, 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 단면 사이즈를 그 길이 방향에 따라 변화시키지 않고 상기 소정 파장에 있어서 양의 파장 분산을 갖는 부분과 상기 소정 파장에 있어서 음의 파장 분산을 갖는 부분이 교대로 배치된 일련 길이의 분산 매니지먼트 광파이버를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 제조가 용이하고, 다른 광파이버와의 접속에 있어서도 접속 손실을 증가시키지 않는다.
또, 상기 신호 파장 영역은 1.53㎛ 내지 1.60㎛, 또한 1.54㎛ 내지 1.56㎛인 것이 바람직하다. 일반적으로, 이러한 파장 대역은 석영계 광파이버에 있어서 전송 손실이 낮게 억제되는 영역으로, 상기 분산 매니지먼트 광파이버가 광 전송로로서 적용된 WDM 전송에 있어서 충분한 전송 품질을 유지할 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서, 상기 제 1 부분 각각은상기 신호 파장 영역 내의 소정 파장에 있어서 +1㎰/㎚/㎞ 이상 또한 +10㎰/㎚/㎞ 이하의 파장 분산을 갖고, 상기 제 2 영역 각각은 상기 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 -10㎰/㎚/㎞ 이상 또한 -1㎰/㎚/㎞ 이하의 파장 분산을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 부분 각각은 500m 이상 또한 10㎞ 이하의 길이를 갖고, 상기 제 2 부분 각각은 500m 이상 또한 10㎞ 이하의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 제 1 및 제 2 부분 각각을 상술한 범위 내에 설계함으로써, 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 제조의 용이성이 확보되는 동시에, 누적 파장 분산과 비선형 광학 현상의 상호작용에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제된다.
또, 상기 제 1 부분은 상기 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 양의 분산 슬로프를 갖고, 상기 제 2 부분은 상기 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 음의 분산 슬로프를 갖는다. 이 구성에 의해 누적 파장 분산의 증가를 효과적으로 억제할 수 있는 동시에, 상기 분산 매니지먼트 광파이버 전체의 누적 분산 슬로프를 작게 할 수 있다. 또한, 더욱 넓은 대역폭을 WDM 전송에 있어서의 신호 파장 대역으로서 이용할 수도 있다.
본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서 서로 인접하도록 배치된 제 1 부분 각각과 제 2 부분 각각의 사이에 각각 위치하고, 상기 신호 파장 영역 내의 소정 파장에 있어서 절대치가 1㎰/㎚/㎞ 미만의 파장 분산을 갖는 과도 부분의 누적 길이는 상기 분산 매니지먼트 광파이버 전체 길이의 10% 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 비선형 광학 현상이 비교적 발생하기 쉬운 과도 부분이 짧아지도록 설계함으로써, 비선형 광학 현상에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제된다.
또한, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서, 상기 분산 매니지먼트 광파이버 전체에서 본 상기 신호 파장 영역 내의 소정 파장에 있어서의 평균 파장 분산은 절대치가 3㎰/㎚/㎞ 이하, 바람직하게는 실질적으로 0(-1 내지 +1㎰/㎚/㎞)이다. 이것에 의해, 상기 신호 파장 영역 내의 소정 파장에 있어서, 상기 분산 매니지먼트 광파이버 전체의 누적 파장 분산은 작게 억제되고, 상기 누적 파장 분산과 비선형 광학 현상의 상호작용에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제된다. 또한, 상기 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서의 실효 단면적은 40㎛2이상인 것이 바람직하고, 편파 모드 분산은 0.2㎰·㎞-1/2이하인 것이 바람직하다. 어느 경우나 비선형 광학 현상이나 편파 모드 분산에 기인한 전송 특성의 열화를 효과적으로 억제한다.
본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 소정축을 따라 연장된 코어 영역과 상기 코어 영역의 외주에 형성된 클래드 영역을 구비한다. 특히, 코어 영역은 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 층을 포함하는 것이 바람직하다. 순수 석영 유리로 이루어지는 층은 와이어 드로잉에 의해 생기는 잔류 응력이 와이어 드로잉 장력에 크게 의존하기 때문에, 이 잔류 응력에 따라서 굴절률이 변화하고 파장 분산도 변화한다. 따라서, 상기 분산 매니지먼트 광파이버를 실현하는데에 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버에는 예를 들면 이하와 같은 굴절률 프로파일이 적용 가능하다.
즉, 제 1 굴절률 프로파일은 제 1 코어, 제 2 코어 및 제 3 코어로 이루어지는 코어 영역과 상기 코어 영역의 외주에 형성된 클래드 영역에 의해 실현된다. 특히, 제 1 코어는 GeO2가 첨가된 유리층이며, 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.4% 이상의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 제 1 코어의 외주에 설치되고 또한 F 원소가 첨가된 유리층이며, 순수 석영 유리보다 낮은 굴절률을 갖는다. 제 3 코어는 제 2 코어의 외주에 설치된 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 유리층이다. 또, 클래드 영역은 F 원소가 첨가되고, 순수 석영 유리보다 낮은 굴절률을 갖는 층을 포함한다. 더욱 바람직하게는 제 1 코어는 4㎛ 이상 또한 9㎛ 이하 외경을 갖는 동시에, 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.4% 이상 또한 1.1% 이하의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 6㎛ 이상 또한 20㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에, 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0% 이상 또한 0.1% 이하의 비굴절률차를 갖는다. 제 3 코어는 10㎛ 이상 또한 30㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에, 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.05% 이상 또한 0.5% 이하의 비굴절률차를 갖는다.
제 2 굴절률 프로파일은 제 2 코어의 굴절률이 클래드 영역 내의 F 원소 첨가층의 굴절률보다 낮은 점에 있어서 상기 제 1 굴절률 프로파일과 다르다. 이 때, 제 1 코어는 4㎛ 이상 또한 9㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에, 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.4% 이상 또한 1.1% 이하의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 6㎛ 이상 또한 20㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에, 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 -0.6% 이상 또한 0% 미만의 비굴절률차를 갖는다. 제 3 코어는 10㎛ 이상 또한 30㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에, 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.05% 이상 또한 0.5% 이하의 비굴절률차를 갖는다.
또한, 제 3 굴절률 프로파일은 소정축을 따라 연장된 제 1 코어 및 제 2 코어로 이루어지는 코어 영역과 상기 코어 영역의 외주에 형성된 클래드 영역으로부터 실현된다. 이 때, 제 1 코어는 GeO2가 첨가된 유리층이며, 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.7% 이상의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 제 1 코어의 외주에 설치된 유리층이며, 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어진다. 또, 클래드 영역은 F 원소가 첨가되고 순수 석영 유리보다 낮은 굴절률을 갖는 층을 포함한다. 더욱 바람직하게는 제 1 코어는 3㎛ 이상 또한 6㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에, 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.7% 이상 또한 1.2% 이하의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 15㎛ 이상 또한 25㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에, 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0%를 넘고 또한 0.3% 이하의 비굴절률차를 갖는다.
또, 상술한 제 1 내지 제 3 굴절률 프로파일의 어느 것에 있어서나 클래드 영역은 코어 영역의 외주에 설치된 내측 클래드와 상기 내측 클래드의 외주에 형성되는 동시에 상기 내측 클래드보다도 높은 굴절률을 갖는 외측 클래드를 구비하여도 좋다(디프레스트·클래드 구조). 이러한 디프레스트·클래드 구조에 있어서, 상기 내측 클래드는 25㎛ 이상 또한 60㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에, 외측 클래드(클래드 영역의 기준 영역)에 대해서 -0.4% 이상 또한 0% 미만의 비굴절률차를 갖는 것이 바람직하다.
이상과 같이 클래드 영역은 굴절률이 다른 복수의 유리층으로 구성되는 경우나 있기 때문에, 상기 클래드 영역이 단일의 유리층인 경우에는 클래드 영역 자체, 또한, 클래드 영역이 상술한 바와 같은 디프레스트·클래드 구조를 구비하는 경우에는 최외층인 외측 클래드가 각각 상기 기준 영역이 된다.
또한, 제 4 굴절률 프로파일은 단일의 코어 영역과 상기 코어 영역의 해주에 형성된 클래드 영역에 의해 실현된다. 코어 영역은 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 유리층이다. 또한, 클래드 영역은 코어 영역의 외주에 형성되는 동시에 F 원소가 첨가된 내측 클래드와, 상기 내측 클래드의 외주에 형성되는 동시에 F가 첨가된 유리층이며, 상기 내측 클래드보다도 높은 굴절률을 갖는 외측 클래드로 구성되어 있다. 더욱 바람직하게는 코어 영역은 3㎛ 이상 또한 7㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에, 외측 클래드(클래드 영역 내의 기준 영역)에 대하여 0.4% 이상 또한 0.9% 이하의 비굴절률차를 갖는다. 내측 클래드는 7㎛ 이상 또한 14㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에, 외측 클래드에 대하여 -0.6% 이상 또한 0% 미만의 비굴절률차를 갖는다.
본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 외경은 GeO2가 첨가되지 않은 유리층에 있어서의 굴절률의 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따른 변화에 동기하여 변화하여도 좋다. 또한, 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 외경은 각 유리층 내에 있어서의 잔류 응력의 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따른 변화에 동기하여 변화하여도 좋다. 어느 경우나 파이버 외경의 변화에 의해 파장 분산의 조절이 용이해진다. 또한, 이와 같이 파이버 외경을 변화시키는 경우에도 약간의 파이버 외경의 변화에 의해 파장 분산의 조절을 효과적으로 행할 수 있다. 파이버 외경이 약간의 변화로 충분한 분산 조절 효과를 얻을 수 있기 때문에, 제조가 용이하고, 다른 광파이버와의 접속에 있어서도 접속 손실의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 이하와 같이 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 제조 방법은 소정의 광파이버 모재를 준비하고, 와이어 드로잉 장력을 조절하면서 이 광파이버 모재를 와이어 드로잉한다. 또, 준비되는 광파이버 모재는 상기 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서의 복수의 유리층에 상당하는 영역 중, 굴절률 조정용의 첨가물을 포함한다. 영역 내의 상기 첨가물 농도가 상기 광파이버 모재의 길이 방향에 따라 그 최대 변화가 20% 내지 30% 이하, 바람직하게는 10% 이하가 되도록 균일화되어 있다. 또한, 준비되는 광파이버 모재는 상기 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서의 복수의 유리층에 상당하는 영역 각각의 순수 석영 유리에 대한 굴절률이 상기 광파이버 모재의 길이 방향에 따라 그 최대 변화가 20 내지 30% 이하가 되도록 균일화되어 있어도 좋다.
준비된 광파이버 모재에 가해지는 와이어 드로잉 장력은 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 제조를 간편하게 하기 위해서, 상기 광파이버 모재의 용융 부분의 온도를 변화시키거나 또는 와이어 드로잉 속도를 변화시킴으로써 변화시키는 것이 바람직하다. 더하여, 와이어 드로잉 장력의 변화(광파이버 모재에 있어서의 용융 부분의 온도 변화나 와이어 드로잉 속도의 변화)에 동기하여 파이버 외경을 변화시켜도 좋다. 파이버 외경을 변화시킴으로써, 파장 분산의 조절이 용이해진다. 또한, 이와 같이 파이버 외경을 변화시키는 경우에도 약간의 파이버 외경의 변화에 의해 파장 분산의 조절을 충분히 행할 수 있다.
본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 WDM 전송용의 광통신 시스템에 적용 가능하다. 상기 분산 매니지먼트 광파이버는 복수 채널의 신호를 출사하는 송신국과 광 증폭기를 포함하는 중계국 사이, 각 중계국 사이, 중계국과 수신국 사이 등, 각 중계 구간에 부설되는 광 전송로의 일부를 구성한다. 특히, 상기 분산 매니지먼트 광파이버는 상기 중계 구간 중 신호 파장 대역 내의 파장을 갖는 신호의 진행 방향에서 보아 상류측에 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 분산 매니지먼트 광파이버를 배치함으로써, 신호 파워가 크고 비선형 광학 현상이 발생하기 쉬운 중계 구간의 상류에서, 전송 특성의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광통신 시스템의 중계 구간 각각은 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서, 상기 중계 구간 전체에서 본 평균 파장 분산의 절대치가 3㎰/㎚/㎞ 이하, 또한 실질적으로 0(-1 내지 +1㎰/㎚/㎞)인 것이 바람직하다. 광 전송로에 있어서의 누적 파장 분산과 비선형 광학 현상의 상호작용에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제되고, WDM 전송이 충분한 전송 품질을 유지할 수 있기 때문이다. 또한, 솔리톤(Soliton) 통신을 실현하기 위해서는 상기 광통신 시스템의 중계 구간 각각은 신호 파장 영역 내의 소정 파장에 있어서 평균 파장 분산이 0.1㎰/㎚/㎞ 이상 1.O㎰/㎚/㎞ 이하인 것이 바람직하다.
발명을 실시하기 위한 양호한 형태
이하, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버 등의 각 실시예를 도 1 내지 도 4, 도 5a, 도 5b, 도 6 내지 도 22, 도 22a 내지 도 22c 및 도 23 내지 도 28을 참조하여 설명한다. 또, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버 및 상기 분산 매니지먼트 광파이버가 적용된 광통신 시스템의 개략 구조를 도시하는 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 분산 매니지먼트 광파이버의 일부를 확대한 도면이다. 이 분산 매니지먼트 광파이버(10)는 복수 채널의 신호를 송신하는 송신국과 광 증폭국 등을 포함하는 중계국과의 사이, 각 중계국 사이, 중계국과 수신국 사이와 같은 각 중계 구간의 광 전송로의 일부를 구성한다. 도면 중, 도 10a는 송신국 및 중계국 중 어느 하나를 도시하고, 도 10b는 중계국과 수신국 중 어느 하나를 도시한다. 분산 매니지먼트 광파이버(10)는 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 단일 모드가 보증되는 석영계 광파이버이며, 상기 소정 파장에 있어서 양의 파장 분산을 갖는 1 또는 그 이상의 제 1 부분(11) 각각과 상기 소정 파장에 있어서 음의 파장 분산을 갖는제 2 부분(12) 각각이 서로 인접하도록 배열된 일련 길이의 광파이버이다. 신호 파장 대역은 WDM 전송에서 이용되는 복수 채널의 신호 파장을 포함하는 1.55㎛ 파장대로, 구체적으로는 1.53㎛ 내지 1.60㎛이며, 적어도 1.54㎛ 내지 1.56㎛이다. 이 파장 대역은 일반의 석영계 광파이버의 전송 손실이 작아지기 때문에, WDM 전송에 적합한 파장 대역이다.
분산 매니지먼트 광파이버(10)는 반경 방향으로 순차 설치된 복수의 유리층을 구비하고, 이들 복수의 유리층 중 첨가물을 포함하는 유리층의 상기 첨가물 농도가 그 길이 방향에 따라 최대 변화가 20 내지 30%(=(농도 최대치-농도 최소치)/농도 최소치×100) 이하, 바람직하게는 10% 이하로 억제되도록 균일화되어 있다. 한편, 상기 분산 매니지먼트 광파이버(10)의 길이 방향에 따른 파장 분산의 분포, 즉, 서로 인접하도록 배열된 양의 파장 분산을 갖는 제 1 부분(11)과 음의 파장 분산을 갖는 제 2 부분(12)은 첨가물로서 GeO2가 실질적으로 첨가되지 않은 유리층의 굴절률을 변화시킴으로써, 또는 잔류 응력을 변화(광 탄성 효과에 의한 굴절률 변화)시킴으로써 형성된다.
이와 같이 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버(10)는 첨가물 농도가 그 길이 방향에 따라 균일한 한편, GeO2가 첨가되지 않은 유리층의 굴절률 또는 잔류 응력을 상기 길이 방향에 따라 변화시킴으로써 파장 분산이 조절되고 있다(제 1 부분(11)과 제 2 부분(12)이 교대로 배열되어 있다). 따라서, 상기 분산 매니지먼트 광파이버(10)는 그 길이 방향에 따라 굴절률 또는 잔류 응력이 변화하면서도 단면 구조가 균일화된 구조를 갖고, 제조가 용이하며, 접속 손실을 증가시키지 않고 다른 광파이버와 용이하게 접속할 수 있다.
또, 부여되는 잔류 응력을 조절하여 제 1 및 제 2 부분을 형성하면 가령 제조 도중에 소정량의 GeO2가 이 순수 석영 유리층에 의도하지 않게 혼입된 경우에도 잔류 응력이 부여되는 이 층의 순수 석영 유리에 대한 비굴절률차는 상기 혼입된 GeO2와 동량의 GeO2가 첨가된 유리층의 순수 석영 유리에 대한 비굴절률차와 비교하여 낮게 억제되기 때문에, 상기 GeO2의 영향을 효과적으로 억제할 수 있다.
더하여, 분산 매니지먼트 광파이버(10)는 GeO2가 첨가되지 않은 유리층의 굴절률의 변화에 동기하여 파이버 외경이 약간 변화하거나 또는 잔류 응력의 변화에 동기하여 파이버 외경이 약간 변화하여도 좋다. 이와 같이 파이버 외경을 변화시킴으로써, 파장 분산의 조절이 더욱 간단해진다. 또한, 이와 같이 파이버 외경을 변화시키는 경우에도 약간의 파이버 외경의 변화에 의해 충분한 파장 분산의 조절 효과를 얻을 수 있다. 파이버 외경의 변화를 약간으로 할 수 있기 때문에, 이 경우나 제조가 용이하고, 접속 손실의 증가를 효과적으로 억제한 상태에서 광파이버와 용이하게 접속할 수 있다.
분산 매니지먼트 광파이버(10)에 있어서의 제 1 및 제 2 부분(11, 12)은 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서, 절대치가 1㎰/㎚/㎞ 이상의 파장 분산을 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 비선형 광학 현상에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제된다. 또, 분산 매니지먼트 광파이버(10)에 있어서의 제 1 및제 2 부분(11, 12)은 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서, 절대치가 10㎰/㎚/㎞ 이하의 파장 분산을 갖아도 좋다. 이러한 경우에도 각 부분(11, 12)에 있어서의 누적 파장 분산이 큰 값이 되지 않기 때문에, 누적 파장 분산과 비선형 광학 현상의 상호작용에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제된다.
분산 매니지먼트 광파이버(10)의 제 1 및 제 2 부분(11, 12)은 각각 500m 이상의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 파장 분산의 부호 변경의 빈도가 많아지면 제조가 어려워지기 때문이다. 단, 분산 매니지먼트 광파이버(10)의 제 1 및 제 2 부분(11, 12)은 10㎞ 이하의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 각 부분(11, 12)에 있어서의 누적 파장 분산이 큰 값이 되지 않기 때문에, 누적 파장 분산과 비선형 광학 현상의 상호작용에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제되기 때문이다.
분산 매니지먼트 광파이버(10)에는 서로 인접하는 제 1 및 제 2 부분(11, 12)과의 사이에 각각 위치하는 과도 부분(A; 도 2 참조)이 형성되어 있다. 다시 말하면 이들 과도 부분(A)의 사이에는 제 1 및 제 2 부분(11, 12) 중 어느 하나가 위치한다. 이 과도 부분(A)은 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 절대치가 1㎰/㎚/㎞ 이하의 파장 분산을 갖고, 이들의 누적거리는 상기 분산 매니지먼트 광파이버(10) 전체 길이의 10% 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 비선형 광학 현상이 발생하기 쉬운 과도 구간(A)의 상기 분산 매니지먼트 광파이버(10)에 차지하는 비율이 작아져, 비선형 광학 현상에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제된다.
도 3은 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버 전체에서 본 평균 파장 분산 특성을 도시하는 그래프이다. 이 그래프에 도시된 바와 같이 상기 분산 매니지먼트 광파이버(10)에 있어서의 평균 파장 분산은 신호 파장 대역(λ1내지 λ2)(λ1: 최소 파장, λ2: 최대 파장) 내의 소정 파장(λ0)에서의 평균 파장 분산이 0인 것이 바람직하다. 신호 파장 대역(λ1내지 λ2)에 있어서 분산 매니지먼트 광파이버(10) 전체에서 본 누적 파장 분산을 작게 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 신호 파장 대역(λ1내지 λ2)에 있어서 분산 매니지먼트 광파이버(10) 전체에서 본 평균 파장 분산은 그 절대가 3㎰/㎚/㎞ 이하인 것이 바람직하다. 누적 파장 분산과 비선형 광학 현상의 상호작용에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제되기 때문이다.
도 4는 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버(10)의 각 부위에 있어서의 파장 분산 특성을 도시하는 그래프이다. 또, 그래프(G100)는 제 1 부분(11)의 파장 분산 특성을 도시하고, 그래프(G200)는 제 2 부분(12)의 파장 분산 특성을 도시한다. 이 그래프에 도시된 바와 같이 상기 분산 매니지먼트 광파이버(10)에서는 제 1 부분(11)은 신호 파장 대역에 있어서 양의 분산 슬로프를 갖고, 제 2 부분(12)은 상기 신호 파장 대역에 있어서 음의 분산 슬로프를 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 상기 분산 매니지먼트 광파이버(10) 전체에서 보아 누적 분산 슬로프와 함께 누적 파장 분산도 작아지고, 더욱 넓은 대역폭을 WDM 전송의 신호 파장 대역으로서 이용할 수 있다.
또한, 분산 매니지먼트 광파이버(10)는 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 40㎛2이상의 실효 단면적(Aeff)을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 비선형 광학 현상에 기인한 전송 특성의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 분산 매니지먼트 광파이버(10)는 상기 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 0.2㎰·㎞-1/2이하의 편파 모드 분산을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 편파 모드 분산에 기인한 전송 특성의 열화를 억제할 수 있다.
또, 상기 실효 단면적(Aeff)은 일본 특개평 8-248251호 공보(EP 0 724 171 A2)에 개시된 바와 같이 이하의 식으로 주어진다.
여기서, E는 전파광에 따른 전계, r은 코어 중심으로부터의 직경 방향의 거리이다.
다음으로, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버(10)의 각 실시예에 대해서 설명한다. 도 5a에 도시된 바와 같이 분산 매니지먼트 광파이버(10)의 각 실시예는 소정축(AX)에 따라 연장된 코어 영역(1000)과 상기 코어 영역(1000)의 외주에 형성된 클래드 영역(200)을 구비하고 있고, 특히, 코어 영역(1000)의 적어도 일부는 의도적으로는 불순물이 첨가되지 않은 순수 석영 유리로 이루어지는 층을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 순수 석영 유리로 이루어지는 층은 첨가물을 포함하는 유리층과 비교하여 그 점성이 높기 때문에 잔류 응력의 조절이 용이해진다(와이어 드로잉에 의해 발생하는 잔류 응력은 와이어 드로잉 장력에 크게 의존한다). 그리고, 이 잔류 응력을 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 변화시킴으로써, 굴절률을 변화시키고, 결과적으로 파장 분산도 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 각 부위에 있어서 변화한다. 또, 고의로는 불순물이 첨가되지 않은 유리층은 굴절률을 조절하기 위해서 적극적으로 불순물이 첨가된 유리층이 아닌 것을 의미하고, 제조 공정에 있어서 혼입되는 소량의 불순물(예를 들면 Cl원소나 F 원소 등)이 포함되는 경우가 있다.
(제 1 실시예)
도 5a에 도시된 바와 같이 제 1 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서, 코어 영역(100)은 소정축(AX)에 따라 연장된 제 1 코어(1010), 상기 제 1 코어(1010)의 외주에 설치된 제 2 코어(1020) 및 상기 제 2 코어(1020)의 외주에 설치된 제 3 코어(1030)로 이루어지는 멀티코어 구조를 구비한다.
특히, 상기 제 1 코어(1010)는 GeO2가 첨가되어 있고, 외경(2a) 및 굴절률(n1)을 갖는다. 또한, 상기 제 1 코어(1010)는 클래드 영역(2000)에 대하여 0.4% 이상의 비굴절률차를 갖는다. 상기 제 2 코어(1020)는 F 원소가 첨가되어 있고, 외경(2b) 및 순수 석영 유리보다 낮은 굴절률(n2(<n1))을 갖는다. 상기 제 3 코어(1030)는 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지고, 외경(2c) 및 굴절률이 n3(<n1, >n2)을 갖는다. 상기 클래드 영역(2000)은 F 원소가 첨가되고, 순수 석영 유리보다도 낮은 굴절률(n5(≤n2))을 갖는 단일 유리층이다. 더욱 바람직하게는 상기제 1 코어(1010)는 4㎛ 이상 또한 9㎛ 이하의 외경(2a)과 기준 영역인 클래드 영역(2000; 단일층)에 대하여 0.4% 이상 또한 1.1% 이하의 비굴절률차를 갖는다. 상기 제 2 코어(1020)는 6㎛ 이상 또한 20㎛ 이하의 외경(2b)과 클래드 영역(2000)에 대하여 0% 이상 또한 0.1% 이하의 비굴절률차를 갖는다. 상기 제 3 코어(1030)는 10㎛ 이상 또한 30㎛ 이하의 외경(2c)과 클래드 영역(2000)에 대하여 0.05% 이상 또한 0.5% 이하의 비굴절률차를 갖는다.
또, 도 5b에 도시된 굴절률 프로파일(1100)은 도 5a 중의 축(AX)과 직교하는 선(L) 상에 있어서의 각 부위의 굴절률을 도시하고 있고, 영역(1101)은 선(L) 상에 있어서의 제 1 코어(1010)의 굴절률, 영역(1102)은 선(L) 상에 있어서의 제 2 코어(1020)의 굴절률, 영역(1103)은 선(L) 상에 있어서의 제 3 코어(1030)의 굴절률, 그리고, 영역(1104)은 선(L) 상에 있어서의 클래드 영역(2000)의 굴절률을 각각 나타내고 있다.
또한, 클래드 영역(2000)을 기준 영역으로 한 각 유리층(1010 내지 1030)의 비굴절률차(△n1내지 △n3)는 이하와 같이 주어진다.
△n1=(n1-n5)/n5
△n2=(n2-n5)/n5
△n3=(n3-n5)/n5
본 명세서에서는 기준 영역에 대한 각 유리층(1010 내지 1030)의 비굴절률차는 백분률로 표시되고 있고, 각 식 중의 굴절률은 순부동이다. 따라서, 비굴절률차가 음의 값을 갖는 유리층의 굴절률은 기준 영역의 굴절률보다도 낮은 것을 의미한다.
(제 2 실시예)
다음으로, 도 6에 도시된 멀티코어형의 굴절률 프로파일(1200)을 갖는 제 2 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버도 도 5a에 도시된 바와 같이 소정축(AX)에 따라 연장된 코어 영역(1000; 제 1 실시예와 마찬가지로 제 1 내지 제 3 코어로 구성되어 있다)과 상기 코어 영역(1000)의 외주에 형성된 클래드 영역(2000)을 구비하지만, 상기 클래드 영역(200)이 디프레스트·클래드 구조를 갖는 점에서 상기 제 1 실시예와 다르다. 즉, 클래드 영역(2000)은 코어 영역(1000) 중의 제 3 코어의 외주에 설치된 내측 클래드와 상기 내측 클래드의 외주에 설치된 외측 클래드를 구비한다. 내측 클래드는 F 원소가 첨가되어 있고, 외경(2d) 및 상기 제 3 코어 및 외측 클래드의 각 굴절률(n3, n5)보다도 낮은 굴절률(n4)을 갖는다. 또, 이 제 2 실시예에 있어서, 각 유리층의 비굴절률차를 정의하기 위한 기준 영역은 가장 외각층인 외측 클래드이다. 또한, 내측 클래드의 외경(2d)은 25㎛ 이상 또한 60㎛ 이하이며, 외측 클래드에 대한 비굴절률차(=(n4-n5)/n5)는 -0.4% 이상 또한 0% 미만이다.
또, 도 6에 도시된 굴절률 프로파일(1200)은 도 5a 중의 축(AX)과 직교하는 선(L) 상에 있어서의 각 부위의 굴절률에 상당하고 있고, 영역(1201)은 선(L) 상에 있어서의 제 1 코어의 굴절률, 영역(1202)은 선(L) 상에 있어서의 제 2 코어의 굴절률, 영역(1203)은 선(L) 상에 있어서의 제 3 코어의 굴절률, 영역(1204)은 선(L)상에 있어서의 내측 클래드의 굴절률, 그리고, 영역(1205)은 선(L) 상에 있어서의 외측 클래드의 굴절률을 각각 나타내고 있다.
(제 3 실시예)
도 7에 도시된 멀티코어형의 굴절률 프로파일(130)은 제 3 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 굴절률 프로파일이다. 이 제 3 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버도 제 1 실시예와 마찬가지로 소정축(AX)에 따라 연장된 코어 영역(1000)과 상기 코어 영역(1000)의 외주에 형성된 클래드 영역(2000)을 구비한다(도 5a 참조). 또한, 코어 영역(1000)은 소정축(AX)에 따라 연장된 제 1 코어와 상기 제 1 코어의 외주에 설치된 제 2 코어와 상기 제 2 코어의 외주에 설치된 제 3 코어로 구성되어 있다.
특히, 상기 제 1 코어는 GeO2가 첨가되어 있고, 외경(2a) 및 최대 굴절률(n1)을 갖는다. 또한, 상기 제 1 코어는 기준 영역인 클래드 영역(2000)에 대하여 0.4% 이상의 비굴절률차를 갖는다. 상기 제 2 코어는 F 원소가 첨가되어 있고, 외경(2b) 및 순수 석영 유리보다도 낮은 굴절률(n2(<n1))을 갖는다. 상기 제 3 코어는 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지고, 외경(2c) 및 굴절률(n3(<n1,≥n2)을 갖는다. 상기 클래드 영역(2000)은 F 원소가 첨가되고, 순수 석영 유리보다도 낮은 굴절률(n5(<n3))을 갖는 단일 유리층이다. 또, 이 제 3 실시예에 있어서, 제 2 코어의 굴절률은 클래드 영역(2000)의 굴절률보다도 낮게 설정되어 있다. 더욱 바람직하게는 상기 제 1 코어는 4㎛ 이상 또한 9㎛ 이하의 외경(2a)과 기준 영역인클래드 영역(2000; 단일층)에 대하여 0.4% 이상 또한 1.1% 이하의 비굴절률차(=(n1-n5)/n5)를 갖는다. 상기 제 2 코어는 6㎛ 이상 또한 20㎛ 이하의 외경(2b)과 클래드 영역(2000)에 대하여 -0.6% 이상 또한 0% 미만의 비굴절률차(=(n2-n5)/n5)를 갖는다. 상기 제 3 코어는 10㎛ 이상 또한 30㎛ 이하의 외경(2c)과 클래드 영역(2000)에 대하여 0.05% 이상 또한 0.5% 이하의 비굴절률차(=(n3-n5)/n5)를 갖는다.
또한, 도 7에 도시된 굴절률 프로파일(1300)은 도 5a 중의 축(AX)과 직교하는 선(L) 상에 있어서의 각 부위의 굴절률에 상당하고 있고, 영역(1301)은 선(L) 상에 있어서의 제 1 코어의 굴절률, 영역(1302)은 선(L) 상에 있어서의 제 2 코어의 굴절률, 영역(1303)은 선(L) 상에 있어서의 제 3 코어의 굴절률, 그리고, 영역(1304)은 선(L) 상에 있어서의 클래드 영역의 굴절률을 각각 나타내고 있다.
(제 4 실시예)
도 8에는 제 4 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 멀티코어형의 굴절률 프로파일(1400)이 도시되어 있다. 이 제 4 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 도 5a에 도시된 바와 같이 소정축(AX)에 따라 연장된 코어 영역(1000; 제 1 내지 제 3 실시예와 마찬가지로 제 1 내지 제 3 코어로 구성되어 있다)과 상기 코어 영역(1000)의 외주에 형성된 클래드 영역(2000)을 구비하지만, 상기 클래드 영역(2000)이 디프레스트·클래드 구조를 갖는 점에서, 제 1 및 제 3 실시예와 다르다. 즉, 클래드 영역(2000)은 코어 영역(1000) 중의 제 3 코어의 외주에 설치된 내측 클래드와 상기 내측 클래드의 외주에 설치된 외측 클래드를 구비한다. 내측클래드는 F 원소가 첨가되어 있고, 외경(2d) 및 외측 클래드의 굴절률(n5)보다 낮은 굴절률(n4)을 갖는다. 또, 이 제 4 실시예에 있어서, 각 유리층의 비굴절률차를 정의하기 위한 기준 영역은 가장 외각층인 외측 클래드이다. 또한, 내측 클래드의 외경(2d)은 25㎛ 이상 또한 60㎛ 이하이며, 외측 클래드에 대한 비굴절률차(=(n4-n5)/n5)는 -0.4% 이상 또한 0% 미만이다.
또, 도 8에 도시된 굴절률 프로파일(1400)은 도 5a 중의 축(AX)과 직교하는 선(L) 상에 있어서의 각 부위의 굴절률에 상당하고 있고, 영역(1401)은 선(L) 상에 있어서의 제 1 코어의 굴절률, 영역(1402)은 선(L) 상에 있어서의 제 2 코어의 굴절률, 영역(1403)은 선(L) 상에 있어서의 제 3 코어의 굴절률, 영역(1404)은 선(L) 상에 있어서의 내측 클래드의 굴절률, 그리고, 영역(1405)은 선(L) 상에 있어서의 외측 클래드의 굴절률을 나타내고 있다.
(제 5 실시예)
도 9에 도시된 2중 코어형의 굴절률 프로파일(1600)은 제 5 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 굴절률 프로파일이다. 이 제 5 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버도 도 5a에 도시된 바와 같이 소정축(AX)에 따라 연장된 코어 영역(1000)과 상기 코어 영역(1000)의 외주에 형성된 클래드 영역(2000)을 구비한다. 단, 이 제 5 실시예에 있어서, 코어 영역(1000)은 소정축(AX)에 따라 연장된 제 1 코어와 상기 제 1 코어의 외주에 설치된 제 2 코어로 구성되어 있고, 클래드 영역(2000)은 단일의 유리층이다.
특히, 상기 제 1 코어는 GeO2가 첨가되어 있고, 외경(2a) 및 최대 굴절률(n1)을 갖는다. 또한, 상기 제 1 코어는 기준 영역인 클래드 영역(2000)에 대하여 0.7% 이상의 비굴절률차를 갖는다. 상기 제 2 코어는 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지고, 외경(2b) 및 굴절률이 n2(<n1)를 갖는다. 또한, 상기 클래드 영역(2000)은 F 원소가 첨가되고, 순수 석영 유리보다도 낮은 굴절률(n4)을 갖는 단일 유리층이다. 더욱 바람직하게는 상기 제 1 코어는 3㎛ 이상 또한 6㎛ 이하의 외경(2a)과 기준 영역인 클래드 영역(2000)에 대하여 0.7% 이상 또한 1.2% 이하의 비굴절률차(=(n1-n4)/n4)를 갖는다. 또한, 상기 제 2 코어는 15㎛ 이상 또한 25㎛ 이하의 외경(2b)과 클래드 영역(2000)에 대하여 0%를 넘고 또한 0.3% 이하의 비굴절률차(=(n2-n4)/n4)이다.
또, 도 9에 도시된 굴절률 프로파일(1500)은 도 5a 중의 축(AX)과 직교하는 선(L) 상에 있어서의 각 부위의 굴절률에 상당하고 있고, 영역(1501)은 선(L) 상에 있어서의 제 1 코어의 굴절률, 영역(1502)은 선(L) 상에 있어서의 제 2 코어의 굴절률, 그리고, 영역(1503)은 선(L) 상에 있어서의 클래드 영역(2000)의 굴절률을 각각 나타내고 있다.
(제 6 실시예)
도 10에 도시된 2중 코어형의 굴절률 프로파일(1600)은 제 6 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 굴절률 프로파일이다. 이 제 6 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버도 도 5a에 도시된 바와 같이 소정축(AX)에 따라 연장된 코어 영역(1000; 제 5 실시예와 마찬가지로 제 1 및 제 2 코어로 구성되어 있다)과 상기 코어 영역(1000)의 외주에 형성된 클래드 영역(2000)을 구비하지만, 상기 클래드 영역(2000)이 디프레스트·클래드 구조를 갖는 점에서 제 5 실시예와 다르다. 즉, 클래드 영역(2000)은 코어 영역(1000) 중의 제 2 코어의 외주에 설치된 내측 클래드와 상기 내측 클래드의 외주에 설치된 외측 클래드를 구비한다. 내측 클래드는 F 원소가 첨가되어 있고, 외경(2c) 및 외측 클래드의 굴절률(n4)보다 낮은 굴절률(n3)을 갖는다. 또, 이 제 6 실시예에 있어서, 각 유리층의 비굴절률차를 정의하기 위한 기준 영역은 가장 외각층인 외측 클래드이다. 또한, 내측 클래드의 외경(c)은 25㎛ 이상 또한 60㎛ 이하이며, 외측 클래드에 대한 비굴절률차(=(n3-n4)/n4)는 10.4% 이상 또한 0% 미만이다.
또, 도 10에 도시된 굴절률 프로파일(1600)은 도 5a 중의 축(AX)과 직교하는 선(L) 상에 있어서의 각 부위의 굴절률에 상당하고 있고, 영역(1601)은 선(L) 상에 있어서의 제 1 코어의 굴절률, 영역(1602)은 선(L) 상에 있어서의 제 2 코어의 굴절률, 영역(1603)은 선(L) 상에 있어서의 내측 클래드의 굴절률, 그리고, 영역(1603)은 선(L) 상에 있어서의 외측 클래드의 굴절률을 각각 나타내고 있다.
(제 7 실시예)
도 11에 도시된 W형의 굴절률 프로파일(1700)은 제 7 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 굴절률 프로파일이다. 이 제 7 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버도 도 5a에 도시된 바와 같이 소정축(AX)에 따라 연장된 코어 영역(1000)과 상기 코어 영역(1000)의 외주에 형성된 클래드 영역(2000)을 구비한다.
또, 이 제 7 실시예에 있어서, 코어 영역(1000)은 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 단일층이며, 외경(2a) 및 굴절률(n1)을 갖는다. 클래드 영역(2000)은 디프레스트·클래드 구조를 구비하고, 단일층인 코어 영역(1000)의 외주에 설치된 내측 클래드와 상기 내측 클래드의 외주에 설치된 외측 클래드를 구비한다. 내측 클래드는 F 원소가 첨가되어 있고, 외경(2b) 및 굴절률이 n2을 갖는다. 또한, 외측 클래드는 F 원소가 첨가되어 있고, 내측 클래드보다도 높은 굴절률(n3(<n1))을 갖는다. 더욱 바람직하게는 상기 코어 영역(1000)은 3㎛ 이상 또한 7㎛ 이하의 외경(2a)과 기준 영역인 외측 클래드에 대하여 0.4% 이상 또한 0.9% 이하의 비굴절률차(=(n1-n3)/n3)를 갖는다. 상기 내측 클래드는 7㎛ 이상 또한 14㎛ 이하의 외경(2b)과 외측 클래드에 대하여 -0.6% 이상 또한 0% 미만의 비굴절률차(=(n2-n3)/n3)를 갖는다.
다음으로, 상술한 각 실시예에 따른 분산 매니지먼트 광파이버로서 제조된 각 샘플에 대해서 설명한다.
(샘플 1)
샘플 1에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 도 7에 도시된 멀티코어형의 굴절률 프로파일(1300; 제 3 실시예)을 갖는다. 이 샘플 1에 있어서, 제 1 코어는 8.1㎛의 외경(2a), 기준 영역인 클래드 영역에 대하여 0.63%의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 15.8㎛의 외경(2b), 클래드 영역에 대하여 -0.25%의 비굴절률차를 갖는다. 제 3 코어는 22.6㎛의 외경(2c), 클래드 영역에 대하여 0.13% 내지 0.22%의 비굴절률차를 갖는다. 여기서, 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 제 3 코어의 클래드 영역에 대한 비굴절률차는 제조시의 와이어 드로잉 장력에 크게 의존하기 때문에, 이 와이어 드로잉 장력을 주기적으로 변경함으로써, 일련 길이의 광파이버 중에 발생하는 파장 분산의 부호가 다른 부분을 교대로 만들어 넣을 수 있다. 도 12는 이 샘플 1의 각 부분에 있어서의 파장 분산 특성을 도시하고 있고, 그래프(G310)는 음의 파장 분산을 갖는 제 2 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 40g)의 파장 분산 특성, G320은 양의 파장 분산 특성을 갖는 제 1 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 90g)의 파장 분산 특성, 그리고, 그래프(G330)는 제 1 및 제 2 부분에 있어서의 파장 분산의 평균치를 각각 도시하고 있다. 또, 와이어 드로잉 장력은 준비되는 광파이버 모재의 용융 부분의 온도나 와이어 드로잉 속도를 변경함으로써 조절된다.
(샘플 2)
샘플 2에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 도 8에 도시된 멀티코어형의 굴절률 프로파일(1400; 제 4 실시예)을 갖는다. 이 샘플 2에 있어서, 제 1 코어는 6.O㎛의 외경(2a), 외측 클래드에 대하여 0.47%의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 17.5㎛의 외경(2b), 외측 클래드에 대하여 10.18%의 비굴절률차를 갖는다. 제 3코어는 25.0㎛의 외경(2c), 외측 클래드에 대하여 0.24‰ 내지 0.28%의 비굴절률차를 갖는다. 내측 클래드는 50.0㎛의 외경(2d), 외측 클래드에 대하여 -0.18%의 비굴절률차를 갖는다. 또, 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 제 3 코어의 외측 클래드에 대한 비굴절률차는 제조시의 와이어 드로잉 장력에 크게 의존하기 때문에, 이 와이어 드로잉 장력을 주기적으로 변경함으로써, 일련 길이의 광파이버 중에 발생하는 파장 분산의 부호가 다른 부분을 교대로 만들어 넣을 수 있다. 도 13은 이 샘플 2의 각 부분에 있어서의 파장 분산 특성을 도시하고 있고, 그래프(G410)는 음의 파장 분산을 갖는 제 2 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 60g)의 파장 분산 특성, G420은 양의 파장 분산 특성을 갖는 제 1 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 90g)의 파장 분산 특성, 그리고, 그래프(G430)는 제 1 및 제 2 부분에 있어서의 파장 분산의 평균치를 각각 도시하고 있다.
(샘플 3)
샘플 3에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 도 5b에 도시된 멀티코어형의 굴절률 프로파일(1100; 제 1 실시예)을 갖는다. 이 샘플 3에 있어서, 제 1 코어는 4.9㎛의 외경(2a), 클래드 영역에 대하여 0.90%의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 8.7㎛의 외경(2b), 클래드 영역에 대하여 0%의 비굴절률차를 갖는다. 제 3 코어는 13.6㎛의 외경(2c), 클래드 영역에 대하여 0.12% 내지 0.33%의 비굴절률차를 갖는다. 또, 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 제 3 코어의 클래드 영역에 대한 비굴절률차도 제조시의 와이어 드로잉 장력에 크게 의존하기 때문에, 이 와이어 드로잉 장력을 주기적으로 변경함으로써, 일련 길이의 광파이버 중에 발생하는 파장 분산의 부호가 다른 부분을 교대로 만들어 넣을 수 있다. 도 14는 이 샘플 3의 각 부분에 있어서의 파장 분산 특성을 도시하고 있고, 그래프(G510)는 양의 파장 분산을 갖는 제 2 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 30g)의 파장 분산 특성, G520은 음의 파장 분산 특성을 갖는 제 1 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 150g)의 파장 분산 특성, 그리고, 그래프(G530)는 제 1 및 제 2 부분에 있어서의 파장 분산의 평균치를 각각 도시하고 있다.
(샘플 4)
샘플 4에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 도 6에 도시된 멀티코어형의 굴절률 프로파일(1200; 제 2 실시예)을 갖는다. 이 샘플 4에 있어서, 제 1 코어는 6.8㎛의 외경(2a), 외측 클래드에 대하여 0.64%의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 17.4㎛의 외경(2b), 외측 클래드에 대하여 0%의 비굴절률차를 갖는다. 제 3 코어는 27.2㎛의 외경(2c), 외측 클래드에 대하여 0.07% 내지 0.20%의 비굴절률차를 갖는다. 내측 클래드는 40.8㎛의 외경(2d), 외측 클래드에 대하여 -0.10%의 비굴절률차를 갖는다. 또, 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 제 3 코어의 외측 클래드에 대한 비굴절률차도 제조시의 와이어 드로잉 장력에 크게 의존하기 때문에, 이 와이어 드로잉 장력을 주기적으로 변경함으로써, 일련 길이의 광파이버 중에 발생하는 파장 분산의 부호가 다른 부분을 교대로 만들어 넣을 수 있다. 도 15는 이 샘플 4의 각 부분에 있어서의 파장 분산 특성을 도시하고 있고, 그래프(G610)는 음의 파장 분산을 갖는 제 2 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 40g)의 파장 분산 특성, G620은 양의 파장 분산 특성을 갖는 제 1 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 100g)의 파장 분산 특성, 그리고, 그래프(G630)는 제 1 및 제 2 부분에 있어서의 파장 분산의 평균치를 각각 도시하고 있다.
(샘플 5)
샘플 5에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 도 9에 도시된 2중 코어형의 굴절률 프로파일(1500; 제 5 실시예)을 갖는다. 이 샘플 5에 있어서, 제 1 코어는 4.3㎛의 외경(2a), 클래드 영역에 대하여 0.95%의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 18.0㎛의 외경(2b), 클래드 영역에 대하여 0.04% 내지 0.20%의 비굴절률차를 갖는다. 또, 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 제 2 코어의 클래드 영역에 대한 비굴절률차도 제조시의 와이어 드로잉 장력에 크게 의존하기 때문에, 이 와이어 드로잉 장력을 주기적으로 변경함으로써, 일련 길이의 광파이버 중에 발생하는 파장 분산의 부호가 다른 부분을 교대로 만들어 넣을 수 있다. 도 16은 이 샘플 5의 각 부분에 있어서의 파장 분산 특성을 도시하고 있고, 그래프(G710)는 양의 파장 분산을 갖는 제 1 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 30g)의 파장 분산 특성, G720은 음의 파장 분산 특성을 갖는 제 2 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 100g)의 파장 분산 특성, 그리고, 그래프(G730)는 제 1 및 제 2 부분에 있어서의 파장 분산의 평균치를 각각 도시하고 있다.
또한, 도 20은 장력 30g에서 와이어 드로잉된 이 샘플 5에 따른 분산 매니지먼트 광파이버에 대해서, 파장 1540㎚에 있어서의 파장 분산의 파이버 외경(클래드 외경에 일치)에 대한 의존성을 도시한다. 파이버 외경의 변화에 연동하여 코어 외경도 변화하기 때문에, 이 도 20에 도시된 바와 같이 파장 1540㎚에 있어서의 파장분산은 클래드 외경의 변화에 의존하여 변화한다. 따라서, 와이어 드로잉시의 장력 변화와 파이버 외경의 변화를 병용함으로써 파장 분산 조절의 자유도를 향상시키는 것이 가능해진다.
일례로서, 양의 파장 분산을 갖는 제 1 부분과 음의 파장 분산을 갖는 제 2 부분의 파장 분산의 차를 더욱 크게 하고자 하는 경우를 고려할 수 있다. 양의 파장 분산을 갖는 제 1 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 30g)에 있어서 파이버 외경을 125㎛에서 120㎛로 변화시키면 상기 제 1 부분에서 발생하는 파장 분산은 2.34㎰/㎚/㎞에서 3.80㎰/㎚/㎞로 변화하고, 음의 파장 분산을 갖는 제 2 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 100g)과의 파장 분산차를 더욱 크게 하는 것이 가능해진다. 또, 이 예에서는 와이어 드로잉 장력이 작은 부분의 파이버 외경을 작게 하는 경우에 대해서 도시하였지만, 파이버 외경을 변화시키는 부분은 제조시의 와이어 드로잉 장력이 작은 부분에 한정되지는 않고, 또한, 파이버 외경의 변경도 작게 하는 방향에 한정되지는 않는다.
(샘플 6)
샘플 6에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 도 10에 도시된 2중 코어형의 굴절률 프로파일(1600; 제 6 실시예)을 갖는다. 이 샘플 6에 있어서, 제 1 코어는 4.4㎛의 외경(2a), 외측 클래드에 대하여 0.86%의 비굴절률차를 갖는다. 제 2 코어는 22.8㎛의 외경(2b), 외측 클래드에 대하여 0.02% 내지 0.16%의 비굴절률차를 갖는다. 내측 클래드는 34.0㎛의 외경(2c), 외측 클래드에 대하여 -0.05%의 비굴절률차를 갖는다. 또, 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 제 2 코어의 외측 클래드에 대한 비굴절률차도 제조시의 와이어 드로잉 장력에 크게 의존하기 때문에, 이 와이어 드로잉 장력을 주기적으로 변경함으로써, 일련 길이의 광파이버 중에 발생하는 파장 분산의 부호가 다른 부분을 교대로 만들어 넣을 수 있다. 도 17은 이 샘플 6의 각 부분에 있어서의 파장 분산 특성을 도시하고 있고, 그래프(G810)는 양의 파장 분산을 갖는 제 2 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 40g)의 파장 분산 특성, G820은 음의 파장 분산 특성을 갖는 제 1 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 140g)의 파장 분산 특성, 그리고, 그래프(G830)는 제 1 및 제 2 부분에 있어서의 파장 분산의 평균치를 각각 도시하고 있다.
(샘플 7)
샘플 7에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 도 11에 도시된 W형의 굴절률 프로파일(1700; 제 7 실시예)을 갖는다. 이 샘플 7에 있어서, 단일층의 코어 영역은 5.3㎛의 외경(2a), 외측 클래드에 대하여 0.46% 내지 0.59%의 비굴절률차를 갖는다. 내측 클래드는 11.O㎛의 외경(2b), 외측 클래드에 대하여 -0.13%의 비굴절률차를 갖는다. 또, 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 코어 영역의 외측 클래드에 대한 비굴절률차도 제조시의 와이어 드로잉 장력에 크게 의존하기 때문에, 이 와이어 드로잉 장력을 주기적으로 변경함으로써, 일련 길이의 광파이버 중에 발생하는 파장 분산의 부호가 다른 부분을 교대로 만들어 넣을 수 있다. 도 18은 이 샘플 7의 각 부분에 있어서의 파장 분산 특성을 도시하고 있고, 그래프(G910)는 양의 파장 분산을 갖는 제 2 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 40g)의 파장 분산 특성, G920은 음의 파장 분산 특성을 갖는 제 1 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은110g)의 파장 분산 특성, 그리고, 그래프(G930)는 제 1 및 제 2 부분에 있어서의 파장 분산의 평균치를 각각 도시하고 있다.
도 19는 상술한 샘플 1 내지 7 각각에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 여러 가지 특성을 정리한 표이다. 이 표에는 샘플 1 내지 7 각각에 대해서, 제 1 코어에 있어서의 비굴절률차(%) 및 외경(㎛), 제 2 코어에 있어서의 비굴절률차(%) 및 외경(㎛), 제 3 코어에 있어서의 비굴절률차(%) 및 외경(㎛), 내측 클래드에 있어서의 비굴절률차(%) 및 외경(㎛), 파장 1.53㎛, 1.54㎛, 1.56㎛ 및 1.60㎛ 각각 에 있어서의 파장 분산(㎰/㎚/㎞), 파장 1.55㎛에 있어서의 분산 슬로프(㎰/㎚2/㎞), 파장 1.55㎛에 있어서의 실효 단면적(㎛2), 컷 오프 파장(㎛), 파장 1.55㎛에 있어서의 지름 20㎜에서의 굴곡 손실(㏈/m) 및 파장 1.55㎛에 있어서의 편파 모드 분산 PMD(㎰·㎞­1/2)가 각 와이어 드로잉 장력에 대해서 기재되어 있다. 또한, 파장 1.53㎛, 1.54㎛, 1.56㎛ 및 1.60㎛에 있어서의 평균 파장 분산(㎰/㎚/㎞)도 기재되어 있다. 또, 평균 파장 분산은 양의 파장 분산을 갖는 제 1 부분의 총 누적 길이와 음의 파장 분산을 갖는 제 2 부분의 총 누적 길이를 같게 한 경우에 있어서의 상기 분산 매니지먼트 광파이버 전체의 파장 분산이다. 이 도 19에 도시된 표로부터 이하와 같은 결론을 얻을 수 있다.
즉, 상술한 샘플 1 내지 7의 어느 것에 있어서나 코어 영역 중 실질적으로 순수 석영 유리로 이루어지는 유리층에 있어서, 와이어 드로잉 장력에 따라서 잔류 응력이 변화하고, 이 잔류 응력에 따라서 굴절률이 변화하여 파장 분산도 변화하고있다. 즉, 상기 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서의 제 1 부분과 제 2 부분은 신호 파장 대역 1.53㎛ 내지 1.60㎛에 있어서 와이어 드로잉 장력을 변화시킴으로써 구분된다. 또한, 어느 샘플이나 신호 파장 대역에 있어서, 제 1 부분에 있어서의 파장 분산은 +1㎰/㎚/㎞ 이상 또한 +10㎰/㎚/㎞ 이하이며, 제 2 부분에 있어서의 파장 분산은 -10㎰/㎚/㎞ 이상 또한 -1㎰/㎚/㎞ 이하이다. 또한, 어느 샘플이나 신호 파장 대역 내의 소정 파장에서 전체에서 본 평균 파장 분산이 값 0이다.
샘플 1, 2, 4 및 7에서는 신호 파장 대역 1.53㎛ 내지 1.60㎛ 내에서 전체에서 본 평균 파장 분산의 절대치는 3㎰/㎚/㎞ 이하이며, 샘플 3, 샘플 5 및 샘플 6에서는 신호 파장 대역 1.54㎛ 내지 1.56㎛ 내에서 전체에서 본 평균 파장 분산의 절대치는 3㎰/㎚/㎞ 이하이다.
샘플 1 및 2에서는 파장 1.55㎛에 있어서, 제 1 부분에 있어서의 분산 슬로프는 양이며, 제 2 부분에 있어서의 분산 슬로프는 음이다. 또한, 신호 파장 대역에 있어서의 이들 샘플 1 및 2에 따른 분산 매니지먼트 광파이버 전체의 평균 파장 분산은 다른 샘플과 비교하여 작아져 있다.
샘플 1 내지 7에서는 어느 것이나 파장 1.55㎛에 있어서 40㎛2이상의 실효 단면적을 갖고, 파장 1.55㎛에 있어서 0.2ps·㎞­1/2이하의 편파 모드 분산을 갖는다.
컷 오프 파장은 샘플 4에 있어서의 제 2 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 40g)에서 1.85㎛인 경우, 샘플 5에 있어서의 제 1 부분(제조시의 와이어 드로잉장력은 30g)에서 1.78㎛인 경우 및, 샘플 6에 있어서의 제 1 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 40g)에서 1.84㎛인 경우의 3경우를 제외하고, 각 샘플의 제 1 및 제 2 부분에서는 신호 파장 대역 1.53㎛ 내지 1.60㎛에 있어서의 단일 모드 조건이 만족되고 있다. 단, 상기 3경우라도 제 1 부분과 제 2 부분이 교대로 배열된 분산 매니지먼트 광파이버 전체에서는 신호 파장 대역 1.53㎛ 내지 1.60㎛에 있어서의 단일 모드 조건이 만족되고 있다. 또한, 파장 1.55㎛에 있어서의 굴곡 직경 20㎜에서의 굴곡 손실은 샘플 7에 있어서의 제 2 부분(제조시의 와이어 드로잉 장력은 110g)에서 82㏈/m인 경우를 제외하고 충분히 작다.
이상과 같이 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 각 부위마다 의도적으로 부여되는 잔류 응력의 양이 제어되고 있다. 통상, GeO2의 첨가량(mol%)에 비례하여 상기 GeO2가 첨가된 유리 재료의 순수 석영 유리에 대한 비굴절률차는 도 21 중의 그래프(G10)와 같이 변화한다. 그런데, 이 유리 재료 내에 응력 왜곡이 잔류하면 GeO2의 첨가량에 대하여 그래프(G10)는 화살 표시(S1)로 도시된 방향으로 시프트한다(그래프(G20)). 본 발명은 제조되는 광파이버 내에 응력 왜곡을 의도적으로 부여함으로써, 제조 도중에 의도하지 않게 GeO2가 상기 GeO2를 포함하지는 않는 유리층(순수 석영 유리층)에 혼입되었다고 해도 잔류 응력이 부여되는 이 층의 순수 석영 유리에 대한 비굴절률차를, 상기 혼입된 GeO2와 동량의 GeO2가 첨가된 유리층의 순수 석영 유리에 대한 비굴절률차보다도 낮아지도록 조절하고 있다. 또, 잔류 응력은 제조시의 와이어 드로잉 장력을 조절함으로써 제조되는 광파이버 내에 부여되지만, 요동 와이어 드로잉에 의해서도 부여된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버는 첨가물 농도가 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 균일한 상태이고, GeO2가 첨가되지 않은 유리층에 있어서의 굴절률 또는 잔류 응력이 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 변화하는 구조를 구비하고 있기 때문에, 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 단면 사이즈를 그 길이 방향에 따라 변화시키지 않고 상기 소정 파장에 있어서 양의 파장 분산을 갖는 부분과 상기 소정 파장에 있어서 음의 파장 분산을 갖는 부분이 교대로 배치된 일련 길이의 분산 매니지먼트 광파이버를 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 22는 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버를 얻기 위한 제조장치의 제 1 실시예를 도시하는 도면이다.
도 22에 도시된 바와 같이, 광파이버의 제조에서는 우선, 와이어 드로잉되는 광파이버 모재(100)가 준비된다. 이 광파이버 모재(100)는 석영 유리를 주성분으로 하고, 소정의 굴절률 프로파일(도 5a 및 도 6 내지 도 11 참조)을 갖고 있다. 또한, 광파이버 모재(100)는 기상축 부착법(VAD법), 외부 부착법(0VD법), 내부 부착법(MCVD법) 또는 로드 인튜브법 등으로 작성 가능하다.
준비된 광파이버 모재(100)는 상기 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서의 복수의 유리층에 상당하는 영역 중, 굴절률 조정용의 첨가물을 포함하는 영역 내의 상기 첨가물 농도가 상기 광파이버 모재(100)의 길이 방향에 따라 그 최대 변화가20% 내지 30% 이하, 바람직하게는 10% 이하가 되도록 균일화되어 있다. 또한, 준비되는 광파이버 모재(100)는 상기 분산 매니지먼트 광파이버에 있어서의 복수의 유리층에 상당하는 영역 각각의 순수 석영 유리에 대한 굴절률이 상기 광파이버 모재(100)의 길이 방향에 따라 그 최대 변화가 20 내지 30% 이하가 되도록 균일화되어 있어도 좋다.
다음으로, 광파이버 모재(100)는 더미(dummy) 로드(130)에 설치되고, 프리폼 리더(220)가 더미 로드(130)를 히터(230)를 향해서 이동시킴으로써, 상기 더미 로드(130)에 설치된 광파이버 모재(100)가 히터(230) 내에 도입된다. 그리고, 히터(230)에 의해 가열된 상기 광파이버 모재(100; 도 22a)의 하단을 와이어 드로잉함으로써 누드 파이버(150; 도 22b)를 얻을 수 있다.
와이어 드로잉에 의해 얻어진 누드 파이버(150)는 계속해서, 카본 코트 형성용의 반응관(250)의 내부를 통과한다. 반응관(250)의 내부에는 할로겐화탄소 (CHCl3, CCl4등)와 탄화수소(C2H4, C3H8, C6H6등)의 혼합 가스가 공급되고 있고, 이 혼합 가스 중의 할로겐화탄소와 탄화수소가 누드 파이버(150)의 표면에서 반응함으로써, 상기 누드 파이버(150)의 표면이 카본을 주성분으로 하는 하메틱 코트(151; 카본 코트)에 의해 피복된다. 또, 하메틱 코트(151)는 피복되지 않아도 좋다.
카본 코트(151)에 의해 피복된 카본 코트 파이버(160; 도 22c)는 레이저 외경 측정기(300)에 의해서 그 외경이 측정된다. 레이저 외경 측정기(300)의 측정 결과에 근거하여 카본 코트 파이버(160)의 외경이 소정치(통상은 125㎛)가 되도록, 가열 온도나 와이어 드로잉 속도가 제어계(400)에 의해 제어된다.
레이저 외경 측정기(300)를 통과한 카본 코트 파이버(160)는 또한 수지 코팅 다이스(500)에 저장된 액상의 수지(510) 내를 통과하고, 이에 의해 상기 카본 코트 파이버(160)의 표면에 수지가 부착된다(수지 부착 파이버(170)의 생성). 계속해서, 수지 부착 파이버(170)는 UV 램프(600)를 통과한다. 이 때, 카본 코트 파이버(160)의 표면에 부착된 수지는 UV 램프(600)로부터의 자외 광 조사에 의해 경화한다. 이것에 의해 카본 코트 파이버(160) 표면이 수지피막(161)으로 피복된 광파이버(180; 광 코드)를 얻을 수 있고, 광파이버(180)가 드럼(700)에 감긴다.
또, 도 23a는 준비된 광파이버 모재(100)의 단면을 도시하는 도면, 도 23b는 와이어 드로잉된 누드 파이버(150; 코어 영역 및 클래드 영역을 포함함)의 표면에 카본 코트(151)가 피복된 카본 코트 파이버(160)의 단면, 도 23c은 카본 코트 파이버(160)의 표면에 수지피막(161)이 형성된 최종 제품인 광파이버(180)의 단면을 각각 도시하는 도면이다.
본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버의 제조 방법(제 1 실시예)에서는 광파이버 모재(100)로부터 광파이버(150)를 와이어 드로잉할 때에, 와이어 드로잉 장력을 길이 방향으로 변화시킨다. 즉, 와이어 드로잉 장력(A)에 의한 와이어 드로잉과 와이어 드로잉 장력(B)에 의한 와이어 드로잉을 교대로 반복한다. 와이어 드로잉 장력의 변화는 광파이버 길이에 의해 관리하여도 좋고, 시간에 의해 관리하여도 좋다. 또한, 와이어 드로잉 장력은 와이어 드로잉시에 와이어 드로잉 화로(200) 내의 광파이버 모재(100)에 있어서의 용융 부분의 온도를 변화시킴으로써 조절할 수 있다. 또한, 와이어 드로잉 속도를 변화시킴으로써 와이어 드로잉 장력을 조절하는 것도 가능하다. 또한, 와이어 드로잉 장력의 변화에 동기하여 파이버 외경을 변화시키는 것이 바람직하고, 이 경우, 더욱 효과적으로 파장 분산을 조절할 수 있다. 이렇게 하여 얻어진 광파이버(180)가 상술한 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버(10)이다.
또, 이상 설명된 제 1 및 제 2 실시예에 따른 광파이버는 편파 분산을 개선하는 것을 목적으로 하여, 이하와 같은 요동 와이어 드로잉에 의해서도 얻을 수 있다.
즉, 도 24는 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버를 얻기 위한 제조장치의 제 2 실시예를 도시하는 도면이다. 또, 이 도 24에 도시된 제조장치는 요동 와이어 드로잉에 의해 광파이버를 얻는 장치로, 앞서 설명된 제 1 실시예에 따른 제조장치와 중복하는 설명은 생략한다.
요동 와이어 드로잉에 있어서, UV 램프(600)를 통과한 광파이버(180)는 우선, 상기 광파이버(180)의 진행을 방해하지 않도록 자유롭게 회전하는 광파이버 응동 억제용의 1쌍의 가이드 롤러(710)의 사이를 통과한다. 계속해서, 상기 광파이버(180)는 요동 가이드 롤러(720), 이 요동 가이드 롤러(720)의 다음 단에 설치된 제 1 고정 가이드 롤러(731), 이 제 1 고정 가이드 롤러(731)의 다음 단에 설치된 제 2 고정 가이드 롤러(732)로 순차 가이드된다.,광파이버(180)는 이 요동 가이드 롤러(720), 제 1 고정 가이드 롤러(731), 제 2 고정 가이드 롤러(732)를 순차 경유한 광파이버(180)는 드럼(700)에 감긴다.
이 때, 광파이버 응동 억제용의 1쌍의 가이드 롤러(710)는 요동 가이드롤러(720)의 바로 위 방향(도면 중의 Z축에 따른 방향)의 거리 100㎜ 떨어진 위치에 설치되어 있고, 1쌍의 가이드 롤러(710)의 간격은 2㎜이다. 또한, 요동 가이드 롤러(720)는 그 롤러 외경이 150㎜, 롤러 폭이 30㎜이며, 롤러 표면의 재질은 롤러 자체의 재질인 알루미늄이며, 그 회전축이 도면 중의 z축을 중심으로 주기 100rpm(광파이버(180)가 당겨지는 방향을 도시하는 x축과 직행하는 y축으로부터 각도 -θ까지 및 상기 y축으로부터 각도 +θ까지)까지 요동 가능하게 설치되어 있다. 또한, 제 1 고정 가이드 롤러(731)는 요동 가이드 롤러(720)의 바로 옆(가이드 롤러(720)가 설치된 도면 중의 x-y 평면상)에 거리 250㎜만큼 이간한 위치에 설치되고, 요동 가이드 롤러(720)의 롤러와 마찬가지로 롤러 외경이 150㎜, 롤러 폭이 30㎜이지만, 그 회전축이 고정되어 있는 동시에, 롤러 표면의 중앙부에 광파이버 전동 억제수단으로서의 V자형의 좁은 홈이 형성되어 있다. 이상과 같은 조건으로 배치된 광파이버 응동 억제용의 1쌍의 가이드 롤러(710), 요동 가이드 롤러(720) 및 제 1 고정 가이드 롤러(731)의 조합에 의해, 유효하게 m 즉 요동 가이드 롤러(720)의 요동 속도에 대하여 고효율로 광파이버(180)에 소정의 비틀림이 부가된다.
다음으로, 광파이버(180)에 소정의 비틀림을 유효하게 부가하는 방법을 도 25 및 도 26을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 25는 도 24에 도시된 요동 가이드 롤러(720) 및 제 1 고정 가이드 롤러(731)를 반응로(250; 反應爐) 측에서 본 도면이다. 또한, 도 26도 도 24에 도시된 광파이버 응동 억제용의 1쌍의 가이드 롤러(710) 및 요동 가이드 롤러(720)를 반응로(250) 측에서 본 도면이다. 또한, 도 26은 1쌍의 가이드 롤러(710) 및 요동 가이드 롤러(720)의 공간적인 위치 관계를보기 쉽게 하기 위해서, 약간 경사 방향에서 이들 롤러(710, 720)를 본 도면으로 되어 있다.
도 25에 도시된 바와 같이 요동 가이드 롤러(720)가 y축으로부터 z축을 중심으로 하여 돌면 이 회전에 의해 광파이버(180)에 z축에 직교하는 방향의 힘이 가해지고, 요동 가이드 롤러(720)의 롤러 표면을 광파이버(180)가 전동한다. 그리고 이 전동에 의해, 광파이버(180)에 비틀림이 부여된다. 계속해서, 요동 가이드 롤러(720)는 z축을 중심으로 하여 y축으로부터 역방향으로 각도 -θ만큼 회전한다. 이렇게 하여, 도면 중의 화살 표시에 도시되는 바와 같이, 요동 가이드 롤러(720)가 z축을 중심으로 하여 각도 +θ로부터 각도 -θ까지 요동하는 대칭적인 왕복 운동이 반복됨으로써, 광파이버(180)에 진행 방향에 대한 시계 방향의 비틀림과 반시계 방향의 비틀림이 교대로 부여된다.
이 때, 요동 가이드 롤러(720)의 다음 단의 제 1 고정 가이드 롤러(731)가 요동 가이드 롤러(720)의 바로 옆에 같은 롤러 외경을 갖고 설치되어 있기 때문에, 광파이버(180)의 요동 가이드 롤러(720)의 롤러 표면에 접촉하는 길이는 요동 가이드 롤러(720)의 원주각 90°에 상당하는 롤러 원주와 거의 같은 길이가 된다. 즉, 광파이버(180)는 요동 가이드 롤러(720)의 롤러의 한쪽의 측면으로부터 바닥면까지 접촉하고, 그 최저부로부터 이탈한다. 이 때문에, 롤러의 다른쪽의 측면에 있어서 광파이버(180)의 전동이 생겨 한쪽의 측면에 있어서의 광파이버(180)의 전동을 방해하고, 광파이버(18O)를 슬라이딩시키는 사태가 저지된다. 따라서, 요동 가이드 롤러(720)의 롤러의 한쪽의 측면에 있어서의 광파이버(180)의 전동에 의해, 요동가이드 롤러(720)의 요동 속도에 대하여 고효율로 광파이버(180)에 비틀림이 부여된다.
또한, 제 1 고정 가이드 롤러(731)의 롤러 표면에는 그 중앙부에 광파이버 전동 억제수단으로서의 V자형의 좁은 홈(750)이 형성되어 있고, 제 1 고정 가이드 롤러(731)로 가이드되는 광파이버(180)는 이 V자형의 좁은 홈(750)에 삽입 부착된다. 이 때문에, 제 1 고정 가이드 롤러(731)의 롤러 표면에서 광파이버(180)가 전동하여 광파이버(180)에 비틀림을 부여하기 위한 요동 가이드 롤러(720)에 있어서의 전동을 방해하는 사태가 저지된다. 따라서, V자형의 좁은 홈(750)에 의해서 제 1 고정 가이드 롤러(731)의 롤러 표면에서의 광파이버(180)의 전동을 억제함으로써, 요동 가이드 롤러(720)의 요동 속도에 대하여 고효율로 광파이버(180)에 비틀림이 부여된다.
다음으로, 도 26에 도시된 바와 같이 요동 가이드 롤러(720)가 도 12 중의 z축을 중심으로 y축으로부터 각도 +θ만큼 회전함으로써, 이 요동 가이드 롤러(720)의 롤러 표면을 광파이버(180)가 전동하면 이 광파이버(180)의 전동에 따라서, 요동 가이드 롤러(720) 직전의 반응로(250) 측에 위치하는 파이버 부분도 요동 가이드 롤러(720)의 요동 방향으로 응동한다. 그리고, 이 광파이버(180)의 응동이 일정 범위를 넘으면 광파이버(180)에 부여되는 비틀림 양이 저감하거나, 수지피막(161)으로 코팅된 광파이버 부분의 두께의 불균일함을 일으키는 원인이 된다. 이에 대하여 1쌍의 가이드 롤러(710)가 요동 가이드 롤러(720)의 바로 위(z축을 따라 근접한 위치)에 설치되어 있기 때문에, 광파이버(180)의 응동이 일정 이상이 되면 1쌍의가이드 롤러(710)의 한쪽의 롤러에 접촉하고, 그 이상의 광파이버(180)의 응동이 저지된다. 따라서, 1쌍의 가이드 롤러(710)가 광파이버(180)의 응동을 억제함으로써, 광파이버(180)에 부여되는 비틀림 양의 저감이나 수지피막(161)이 코팅된 광파이버 부분의 두께의 불균일함이 효과적으로 억제된다.
이와 같이 도 24에 도시된 제 2 실시예에 따른 제조장치는 광파이버 응동 억제용의 1쌍의 가이드 롤러(710), 요동 가이드 롤러(720) 및 제 1 고정 가이드 롤러(731)가 조합되어 있기 때문에, 요동 가이드 롤러(720)가 그 요동 운동에 의해서 그 롤러 표면에 광파이버(180)를 전동시켜 시계 방향의 비틀림과 반시계 방향의 비틀림을 교대로 부여하는 동시에, 광파이버 응동 억제용의 1쌍의 가이드 롤러(710)와 광파이버 전동 억제수단이 설치된 제 1 고정 가이드 롤러(731)가 요동 가이드 롤러(720)의 롤러 표면에서의 광파이버(180)가 부드러운 전동을 보조하도록 기능한다. 이것에 의해, 요동 가이드 롤러(720)의 요동 속도에 대하여 효율적인 광파이버(180)에 비틀림 부여가 가능해진다.
또한, 도 24에 도시된 제조장치에 의하면 요동 가이드 롤러(720)의 롤러 표면에서 광파이버(180)를 전동시킬 때, 광파이버 응동 억제용의 1쌍의 가이드 롤러(710)에 의해, 광파이버(180)의 응동이 억제되기 때문에, 수지피막(161)이 코팅된 광파이버 부분의 두께의 불균일함도 효과적으로 억제된다.
따라서, 이상의 제조장치에 의해 제조된 광파이버(180)는 코어 영역과 상기 코어 영역을 덮는 클래드 영역을 구비하는 동시에, 시계 방향의 비틀림과 반시계 방향의 비틀림이 교대로 부여되고 있기 때문에, 가령 코어 영역 및 클래드 영역의단면 형상이 둥근 원형의 동심원 형상이 아니더라도 장척의 광파이버 전체로서, 둥근 원형의 동심원 형상인 경우와 등가적으로 편파 분산이 억제된다. 또한, 광파이버(180)는 수지피막(161)이 코팅된 광파이버 부분의 두께의 불균일함이 억제되고 있기 때문에, 상기 광파이버 부분(누드 파이버(150))의 단면에 있어서의 응력 분포가 비대칭이 되는 것이 방지되고, 광파이버(180)를 케이블화한 경우의 강도를 향상시킬 수 있다.
또, 이상의 요동 와이어 드로잉이 가능한 제조장치에 있어서, 요동 가이드 롤러(720)의 요동 운동은 도 24에 도시된 바와 같은 각도 -θ에서 각도 +θ까지의 대칭적인 왕복 운동이지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 각도 0에서 각도 +θ까지 요동하는 비대칭의 왕복 운동이어도 좋다. 이 경우는 광파이버(180)에는 간헐적으로 비틀림이 부여된다. 한편, 요동 가이드 롤러(720)의 회전축의 방향으로 요동하는 대칭적인 왕복 운동이어도 좋다. 이 경우는 상술한 바와 같이 설명된 동작과 마찬가지로 광파이버(180)에는 시계 방향의 비틀림과 반시계 방향의 비틀림이 교대로 부여된다. 또한, 도 24의 제조장치에서는 제 1 고정 가이드 롤러(731)의 광파이버 전동 억제수단으로서, 롤러 표면에 V자형의 좁은 홈(750)이 형성되어 있었지만, 이 대신 U자형의 좁은 홈, 또는 오목 형상의 좁은 홈이어도 같은 효과를 얻는다.
다음으로, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버가 적용된 광통신 시스템에 대해서 설명한다. 도 27은 본 발명에 따른 광통신 시스템(1)의 개략 구성도이다. 이 광통신 시스템(1)은 상기한 분산 매니지먼트 광파이버(10)와 다른광파이버(20)가 종속 접속되고 광 전송로를 포함한다. 이 광 전송로에 의해 송신국(30; 또는 중계국)과 수신국(40; 또는 중계국)이 접속되어 있다. 송신국(30)과 수신국(40) 사이는 1개의 중계 구간이라고 한다.
광통신 시스템(1)은 송신국(30)과 수신국(40) 사이의 광 전송로(중계 구간) 전체에 상기 분산 매니지먼트 광파이버(10)가 적용되어도 좋지만, 상기 광전송로(중계 구간)의 일부에 분산 매니지먼트 광파이버(10)가 이용되어도 좋다. 후자의 경우, 분산 매니지먼트 광파이버(10)는 중계 구간의 상류측에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 배치에 의해, 전파하는 신호의 파워가 크고 비선형 광학 현상이 발생하기 쉬운 중계 구간의 상류측에 상기 분산 매니지먼트 광파이버(10)를 배치함으로써, 전송 특성의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 하류측에 배치되는 광파이버(20)로서 표준적인 싱글 모드 광파이버가 적용되면 광통신 시스템(1)은 저비용으로 구성할 수 있다. 또, 본 발명에 따른 분산 매니지먼트 광파이버(10)는 파이버 직경이 길이 방향으로 균일하거나 또는 길이 방향에 따라 약간 파이버 직경이 변화하고 있기 때문에, 다른 광파이버(20)와 용이하게 접속할 수 있는 동시에, 접속 손실의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
또, 도 28은 본 발명에 따른 광통신 시스템(1)에 있어서의 광 전송로 전체의 평균 파장 분산 특성을 도시하는 그래프이다. 이와 같이 분산 매니지먼트 광파이버(10)와 다른 광파이버(20)를 종속 접속하여 광 전송로를 구성하는 경우, 신호 파장 대역(λ1내지 λ2) 내에서 중계 구간 전체에서 본 평균 파장 분산의 절대치가 3ps/㎚/㎞ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 신호 파장 대역(λ1내지 λ2) 내의 소정 파장(λ0)에서 중계 구간 전체에서 본 평균 파장 분산이 대략 0(구체적으로는 -1 내지 +1㎰/㎚/㎞)인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 광 전송로에서의 누적 파장 분산과 비선형 광학 현상의 상호작용에 기인한 전송 특성의 열화가 효과적으로 억제되고, 복수 채널의 신호를 전파하는 WDM 전송에 적합한 광 전송로를 얻을 수 있다. 또한, 신호 파장 대역(λ1내지 λ2) 내의 소정 파장(λ3)에서 중계 구간 전체에서 본 평균 파장 분산이 0.1㎰/㎚/㎞ 이상 또한 1.0㎰/㎚/㎞ 이하이면 상기 파장(λ3)의 신호를 이용한 솔리톤 통신에 적합한 광 전송로를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 상기 분산 매니지먼트 광파이버는 첨가물 농도가 그 길이 방향에 따라 균일한 한편, 상기 첨가물으로서 GeO2가 포함하지 않는 유리층의 굴절률 또는 잔류 응력을 상기 길이 방향에 따라 변화하도록 구성되어 있다. 또한, 이러한 굴절률이나 잔류 응력의 길이 방향에 따른 변화에 의해, 각 부위에서 발생하는 파장 분산의 부호가 교대로 교체되도록 조절되기 때문에, 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 단면 사이즈는 길이 방향에 따라 균일해진다. 이것에 의해, 제조가 용이하고, 접속 손실의 증가를 수반하지 않고 다른 광파이버와 용이하게 접속 가능한 구조를 구비한 분산 매니지먼트 광파이버를 얻을 수 있다.

Claims (39)

  1. 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 단일 모드가 보증되는 동시에, 상기 소정 파장에 있어서 양의 파장 분산을 갖는 1 또는 그 이상의 제 1 부분 각각과 상기 소정 파장에 있어서 음의 파장 분산을 갖는 1 또는 그 이상의 제 2 부분 각각이 서로 인접하도록 배치되어 있는 분산 매니지먼트 광파이버로서,
    상기 분산 매니지먼트 광파이버는 반경 방향으로 순차 설치된 복수의 유리층을 구비하고,
    상기 복수의 유리층 중, 굴절률 조절용의 첨가물을 포함하는 유리층에 있어서의 상기 첨가물의 농도는 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 그 최대 변화가 20 내지 30% 이하로 억제되도록 균일화되어 있고, 그리고,
    상기 복수의 유리층 중, 상기 첨가물로서 GeO2를 실질적으로 포함하지 않는 유리층의 굴절률은 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 변화하고 있는 것을 특징으로 하는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  2. 신호 파장 대역 내의 소정 파장에 있어서 단일 모드가 보증되는 동시에, 상기 소정 파장에 있어서 양의 파장 분산을 갖는 1 또는 그 이상의 제 1 부분 각각과 상기 소정 파장에 있어서 음의 파장 분산을 갖는 1 또는 그 이상의 제 2 부분 각각이 서로 인접하도록 배치되어 있는 분산 매니지먼트 광파이버로서,
    상기 분산 매니지먼트 광파이버는 반경 방향으로 순차 설치된 복수의 유리층을 구비하고,
    상기 복수의 유리층 중, 굴절률 조절용의 첨가물을 포함하는 유리층에 있어서의 상기 첨가물의 농도는 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라서 그 최대 변화가 20 내지 30% 이하로 억제되도록 균일화되어 있고,
    상기 복수의 유리층 내에 잔류하는 응력은 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 변화하고 있는 것을 특징으로 하는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 유리층 중, 굴절률 조절용의 첨가물을 포함하는 유리층에 있어서의 상기 첨가물의 농도는 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따라 그 최대 변화가 10% 이하로 억제되도록 균일화되어 있는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 유리층 중, 상기 첨가물로서 GeO2를 실질적으로 포함하지 않는 유리층은 순수 석영 유리의 층인, 분산 매니지먼트 광파이버.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 첨가물로서 GeO2를 실질적으로 포함하지 않는 유리층의 순수 석영 유리에 대한 비굴절률차는 의도하지 않게 소정량의 GeO2가 혼입하였을 때라도 상기 혼입한 GeO2와 동량의 GeO2가 첨가된 유리층의 순수 석영 유리에 대한 비굴절률차보다도 낮아지도록 조절되어 있는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 파장 대역은 1.53㎛ 내지 1.60㎛인, 분산 매니지먼트 광파이버.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 신호 파장 대역은 1.54㎛ 내지 1.56㎛인, 분산 매니지먼트 광파이버.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 각각은 상기 신호 파장 대역 내의 상기 소정 파장에 있어서 +1ps/㎚/㎞ 이상 또한 +10㎰/㎚/㎞ 이하의 파장 분산을 갖고,
    상기 제 2 부분 각각은 상기 신호 파장 대역 내의 상기 소정 파장에 있어서 -10㎰/㎚/㎞ 이상 또한 -1㎰/㎚/㎞ 이하의 파장 분산을 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 각각은 500m 이상 또한 10㎞ 이하의 길이를 갖고,
    상기 제 2 부분 각각은 500m 이상 또한 10㎞ 이하의 길이를 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    서로 인접하는 상기 제 1 부분의 각각과 상기 제 2 부분의 각각의 사이에 각각 위치하고, 상기 신호 파장 대역 내의 상기 소정 파장에 있어서 절대치가 1㎰/㎚/㎞ 미만의 파장 분산을 갖는 과도 부분의 누적 길이는 상기 분산 매니지먼트 광파이버 전체 길이의 10% 이하인, 분산 매니지먼트 광파이버.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 파장 대역 내의 상기 소정 파장에 있어서, 상기 분산 매니지먼트 광파이버 전체에서 본 평균 파장 분산의 절대치는 3㎰/㎚/㎞ 이하인, 분산 매니지먼트 광파이버.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 파장 영역 내의 소정 파장에 있어서, 상기 분산 매니지먼트 광파이버 전체에서 본 평균 파장 분산은 실질적으로 0인, 분산 매니지먼트 광파이버.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 부분의 각각은 상기 신호 파장 대역 내의 상기 소정 파장에 있어서 양의 분산 슬로프를 갖고,
    상기 제 2 부분의 각각은 상기 신호 파장 대역 내의 상기 소정 파장에 있어서 음의 분산 슬로프를 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분산 매니지먼트 광파이버는 상기 신호 파장 대역 내의 상기 소정 파장에 있어서 40㎛2이상의 실효 단면적을 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분산 매니지먼트 광파이버는 상기 신호 파장 영역 내의 상기 소정 파장에 있어서 0.2ps·㎞-1/2이하의 편파 모드 분산을 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분산 매니지먼트 광파이버는 소정축을 따라 연장된 순수 석영 유리로 이루어지는 층을 포함하는 코어 영역과 상기 코어 영역의 외주에 형성된 클래드 영역을 구비한, 분산 매니지먼트 광파이버.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 코어 영역은 GeO2가 첨가된 유리층으로서, 상기 클래드 영역에 대하여 0.4% 이상의 비굴절률차를 갖는 제 1 코어와 상기 제 1 코어를 둘러싸도록 형성되는 동시에 F 원소가 첨가된 유리 영역이며, 순수 석영 유리보다 작은 굴절률을 갖는 제 2 코어와 상기 제 2 코어를 둘러싸도록 설치된 순수 석영 유리로 이루어지는 제 3 코어를 구비하고,
    상기 클래드 영역은 상기 제 3 코어를 둘러싸도록 형성되는 동시에 F 원소가 첨가된 유리층이며, 순수 석영 유리보다 낮은 굴절률을 갖는 유리층을 포함하는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 코어는 4㎛ 이상 또한 9㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.4% 이상 또한 1.1% 이하의 비굴절률차를 갖고,
    상기 제 2 코어는 6㎛ 이상 또한 20㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0% 이상 또한 0.1% 이하의 비굴절률차를 갖고,
    상기 제 3 코어는 10㎛ 이상 또한 30㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.05% 이상 또한 0.5% 이하의 비굴절률차를 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 코어는 상기 클래드 영역 내의 기준 영역보다도 낮은 굴절률을 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 코어는 4㎛ 이상 또한 9㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 클래드 영역의 기준 영역에 대하여 0.4% 이상 또한 1.1% 이하의 비굴절률차를 갖고,
    상기 제 2 코어는 6㎛ 이상 또한 20㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 -0.6% 이상 또한 0% 미만의 비굴절률차를 갖고,
    제 3 코어는 10㎛ 이상 또한 30㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.05% 이상 또한 0.5% 이하의 비굴절률차를 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 코어 영역은 GeO2가 첨가된 유리층으로서 상기 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.7% 이상의 비굴절률차를 갖는 제 1 코어와 상기 제 1 코어를 둘러싸도록 형성된 순수 석영 유리로 이루어지는 제 2 코어를 갖고,
    상기 클래드 영역은 상기 제 2 코어층을 둘러싸도록 형성되는 동시에 F 원소가 첨가된 유리층이며, 순수 석영 유리보다 낮은 굴절률을 갖는 층을 포함하는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 코어는 3㎛ 이상 또한 6㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 클래드 영역 내의 기준 영역에 대하여 0.7% 이상 또한 1.2% 이하의 비굴절률차를 갖고,
    상기 제 2 코어는 15㎛ 이상 또한 25㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 클래드 영역에 대하여 0%보다도 높고 또한 0.3% 이하의 비굴절률차를 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 코어 영역은 순수 석영 유리로 이루어지고,
    상기 클래드 영역은 상기 코어 영역을 둘러싸도록 형성되는 동시에 F 원소가 첨가된 내측 클래드와 상기 내측 클래드를 둘러싸도록 형성되는 동시에 F 원소가 첨가된 유리 영역이며, 상기 내측 클래드층보다도 높은 굴절률을 갖는 외측 클래드를 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  24. 제 7 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클래드 영역은 상기 코어 영역을 둘러싸도록 형성되는 동시에 F 원소가 첨가된 내측 클래드와 상기 내측 클래드를 둘러싸도록 형성되는 동시에 F 원소가 첨가된 유리 영역이며, 상기 내측 클래드층보다도 높은 굴절률을 갖는 외측 클래드를 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 코어 영역은 3㎛ 이상 또한 7㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 외측 클래드에 대하여 0.4% 이상 또한 0.9% 이하의 비굴절률차를 갖고,
    상기 내측 클래드는 7㎛ 이상 또한 14㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 외측 클래드에 대하여 -0.6% 이상 또한 0% 미만의 비굴절률차를 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  26. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 내측 클래드는 25㎛ 이상 또한 60㎛ 이하의 외경을 갖는 동시에 상기 외측 클래드에 대하여 -0.4% 이상 또한 0% 미만의 비굴절률차를 갖는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산 매니지먼트 광파이버의 외경은 상기 복수의 유리층 중 GeO2가 첨가되지 않은 유리층에 있어서의 굴절률의 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따른 변화에 동기하여 변화하고 있는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  28. 제 2 항에 있어서,
    상기 분산 매니지먼트 광파이버의 외경은 상기 복수의 유리층 내에 잔류하는 응력의 상기 분산 매니지먼트 광파이버의 길이 방향에 따른 변화에 동기하여 변화하고 있는, 분산 매니지먼트 광파이버.
  29. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 분산 매니지먼트 광파이버를 제조하기 위한 광파이버 모재로서, 상기 복수의 유리층에 상당하는 영역 중, 굴절률 조절용의 첨가물을 포함하는 영역 내의 상기 첨가물 농도는 상기 광파이버 모재의 길이 방향에 따라 그 최대 변화가 20% 내지 30% 이하가 되도록 균일화되어 있는, 광파이버 모재.
  30. 제 1 항에 기재된 분산 매니지먼트 광파이버를 제조하기 위한 광파이버 모재로서, 상기 복수의 유리층에 상당하는 영역 중, 굴절률 조절용의 첨가물을 포함하는 영역 각각의 순수 석영 유리에 대한 비굴절률차는 상기 광파이버 모재의 길이 방향에 따라 그 최대 변화가 20 내지 30% 이하가 되도록 균일화되어 있는, 광파이버 모재.
  31. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 분산 매니지먼트 광파이버의 제조 방법으로서,
    제 29 항 또는 제 30 항에 기재된 광파이버 모재를 준비하고,
    소정시간 간격마다 와이어 드로잉 장력을 바꾸면서, 준비된 상기 광파이버 모재를 와이어 드로잉하는, 분산 매니지먼트 광파이버 제조 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 광파이버 모재에 가해지는 와이어 드로잉 장력은 상기 광파이버 모재의 용융 부분의 온도를 변화시킴으로써 조절되는, 분산 매니지먼트 광파이버 제조 방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 광파이버 모재에 가해지는 와이어 드로잉 장력은 와이어 드로잉 속도를 변화시킴으로써 조절되는, 분산 매니지먼트 광파이버 제조 방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 광파이버 모재를 와이어 드로잉할 때의 와이어 드로잉 속도는 상기 광파이버 모재의 용융 부분의 온도 변화에 동기하여 바뀌어지는, 분산 매니지먼트 광파이버 제조 방법.
  35. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 분산 매니지먼트 광파이버가 중계 구간에 부설된 광 전송로의 적어도 일부를 구성하는, 광통신 시스템.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 분산 매니지먼트 광파이버는 상기 중계 구간 중 상기 신호 파장 대역 내의 파장을 갖는 신호의 진행 방향에서 보아 상류측에 배치되어 있는, 광통신 시스템.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 신호 파장 대역 내의 상기 소정 파장에 있어서, 상기 중계 구간 전체에서 본 평균 파장 분산의 절대치는 3㎰/㎚/㎞ 이하인, 광통신 시스템.
  38. 제 35 항에 있어서,
    상기 신호 파장 대역 내의 상기 소정 파장에 있어서, 상기 중계 구간 전체에서 본 평균 파장 분산은 실질적으로 0인, 광통신 시스템.
  39. 제 35 항에 있어서,
    상기 신호 파장 대역 내의 상기 소정 파장에 있어서, 상기 중계 구간 전체에서 본 평균 파장 분산은 0.1㎰/㎚/㎞ 이상 또한 1.O㎰/㎚/㎞ 이하인, 광통신 시스템.
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