KR20020038781A - 넓은 유효면적과 낮은 분산 기울기를 가진 해저용 광섬유 - Google Patents

넓은 유효면적과 낮은 분산 기울기를 가진 해저용 광섬유 Download PDF

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KR20020038781A
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Abstract

비교적 넓은 유효면적, 1560㎚에서 음의 총분산 및 낮은 분산 기울기를 가진 단일모드 광도파관 섬유는 중심 세그먼트(10), 제 1 환상 세그먼트(12), 제 2 환상 세그먼트(14) 및 제 3 환상 세그먼트(16)을 가진 세그먼트형 코어를 갖는다. 각각의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트와, 내외부 반경을 갖는다. 상기 상대 굴절률 퍼센트와 각 세그먼트의 반경은, 상기 중심 세그먼트의 상대 굴절률은 약 0.4% 내지 약 0.9% 범위이고, 상기 제 1 환상 세그먼트의 상대 굴절률은 약 -0.2% 내지 약 0.1% 범위이며, 상기 제 2 환상 세그먼트의 상대 굴절률은 약 0.2% 내지 약 0.5% 범위이고, 상기 제 3 환상 세그먼트의 상대 굴절률은 약 -0.2% 내지 약 0% 범위이며, 상기 중심 세그먼트의 외부 반경은 약 2.3㎛ 내지 약 4㎛ 범위이고, 상기 제 3 환상 세그먼트의 중심 반경(44)은 약 7.8㎛ 내지 약 10㎛ 범위이며, 상기 제 3 환상 세그먼트의 폭은 약 0.5㎛ 내지 약 3.5㎛ 범위로부터 선택된다.

Description

넓은 유효면적과 낮은 분산 기울기를 가진 해저용 광섬유{OPTICAL FIBER WITH LARGE EFFECTIVE AREA AND LOW DISPERSION SLOPE FOR SUBMARINE APPLICATIONS}
통상적으로, 장거리에서 고출력 전송이 요구되는 원거리통신 시스템에서는 광증폭기 기술과 파장분할 멀티플렉싱 기술이 필요하다. 고출력 및 장거리의 정의는 비트율, 비트에러율, 멀티플렉싱 체계 및 광증폭기가 특정된 특수한 원거리통신 시스템에 관련해서만 의미있다. 고출력 및 장거리 정의에 영향을 주는 추가적인 변수가 당업계에 알려져 있다. 그러나, 대부분의 경우, 고출력은 약 10㎽ 이상의 광출력이다. 일부의 경우, 1㎽ 또는 그 이하의 출력 수준이 비선형 효과에 대해 여전히 민감하기 때문에, 유효면적은 저출력 시스템에서 중요한 것으로 고려된다. 장거리는 전자 재생기 사이의 거리가 100㎞를 초과할 수 있는 거리이다. 상기 재생기는 광증폭기를 이용하는 반복기와는 구분된다. 특히, 고데이타밀도 시스템에서, 반복기 간격은 재생기 간격의 절반 이하가 될 수 있다. 적당한 멀티플렉스 전송용 도파관을 제공하기 위하여, 총분산은 낮아야 하지만 제로가 아니어야 하며, 작동파장의 윈도우에서 낮은 기울기를 가져야 한다.
일반적으로, 넓은 유효면적(Aeff)을 가진 광도파관 섬유는 자기위상변조, 4파 혼합, 교차위상변조 및 비선형 산란과정을 포함하는 비선형 광효과를 저감시키며, 이들은 모두 고출력 시스템에서 신호의 열화를 유발할 수 있다. 일반적으로, 세그먼트형 코어를 가진 도파관 섬유는 넓은 유효면적을 제공하며 비선형 광효과를 제한한다.
상기 비선형 효과의 수학적 표현은 P/Aeff비를 포함하며, 여기서 P는 광출력이다. 예를 들어, 비선형 광효과는 exp[P×Leff/Aeff] 항을 포함하는 등식으로 표현될 수 있으며, 여기서 Leff는 유효길이이다. 따라서, Aeff의 증가는 광신호의 열화에 대한 비선형 효과의 저하를 가져온다. 굴절률 프로파일, 상대굴절률 및 반경으로 각각 특정된 다중 세그먼트를 가진 코어는 다수의 기능적 특성을 만족시킨다.
전자신호를 재생시키지 않고 장거리에서 더 큰 정보용량에 대한 원거리통신 산업에서의 수요로 인해 단일모드 섬유 굴절률 프로파일 형태가 재평가되었다. 재평가의 핵심은 전술한 바와 같은 비선형 효과를 저감시키고; 약 1550㎚의 저감쇠 작동파장범위에 대해 최적화되며; 광증폭기와 호환가능하고; 고강도, 피로저항 및 휨저항 등과 같은 도파관의 소정 특성을 가진; 광도파관을 제공하는 것이었다.
100㎞ 이상의 재생기 간격과 함께, 통상적으로 1기가바이트 및 그 이상의 전송율이 요구되는 통신 시스템은 광증폭기 기술 또는 파장분할 멀티프플렉싱 기술을이용한다. 따라서, 도파관 섬유 제조업체들은 멀티플렉싱 시스템에서 발생할 수 있는 4파혼합 또는 고출력 신호에 의해 유도되는 비선형 효과에 덜 민감한 도파관을 설계하였다. 적당한 도파관 섬유는 낮은 선형분산과 낮은 감쇠를 함께 가져야만 한다. 또한, 상기 도파관 섬유는 다중채널전송에 사용되는 파장분할 멀티플렉싱에 적응하기 위해 특정하게 확장된 파장범위에서 이러한 특성을 나타내어야만 한다.
통상적으로 길이가 수천 킬로미터인 해저 시스템은 도파관 섬유 프로파일 구조에 대해 더욱 엄격한 조건을 제기한다. 이 시스템에서, 상기 비선형 효과 변조 불안정성은 매우 축적된 신호 왜곡을 야기할 수 있으며, 그에 따라 시스템 성능을 저하시킬 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 전술한 광도파관 섬유 특성에 부가하여, 작동파장 윈도우에서의 도파관 분산이 음인것이 바람직하다.
비교적 제조가 용이하고 분산을 조절할 수 있는 도파관 구조가 바람직하며, 그 이유는 비용이 저렴하고 유연성이 증대되기 때문이다. 본 명세서에 개시된 구조는 도파관 섬유 길이를 따라 도파관 분산이 변함으로써 총분산을 양과 음의 값으로 변화시키기 위한 분산조절전략에 매우 적합하다.
미국특허 제5,781,684호는 넓은 유효면적을 가진 세그먼트형 코어 도파관 섬유를 개시하고 설명하였다. 상기 제5,781,684호 특허에 개시된 도파관 섬유의 세그먼트형 코어의 특징은 세그먼트중 적어도 하나가 음 또는 상대 굴절률을 갖는다는 것이다. 본 발명은 독특한 기능적 특성을 제공하는 세그먼트형 코어 도파관 섬유를 개시하고 설명한다.
본 발명은 원거리통신 시스템에 사용하기 위한 단일모드 광도파관 섬유에 관한 것으로, 특히 지하 및 해저용으로서 비선형 분산 효과를 저감시키고, 대역 저항, 낮은 감쇠 및 넓은 유효면적 등의 특징을 가진 도파관 섬유에 관한 것이다.
도 1은 4세그먼트 코어와 제 1 및 제 3 환상 세그먼트에 음의 상대굴절률을가진 광도파관의 도파관 섬유 굴절률 프로파일을 도시한 그래프이고,
도 2는 4세그먼트 코어와 제 1 및 제 3 환상 세그먼트에 음의 상대굴절률을 가진 광도파관의 도파관 섬유 굴절률 프로파일을 도시한 그래프이며,
도 3은 3세그먼트 코어와 각각의 모든 코어 세그먼트에 양의 상대굴절률을 가진 광도파관의 도파관 섬유 굴절률 프로파일을 도시한 그래프이다.
본 발명은 확장된 작동범위에서 실질적으로 평탄하며 음인 분산과 함께 상대적으로 넓은 유효면적의 잇점을 제공하는 단일모드 광도파관 섬유에 대한 수요를 만족시킨다.
본 발명은 세그먼트형 코어를 포함하는 단일모드 광도파관 섬유에 관한 것이다. 각각의 세그먼트는 굴절률 프로파일, 상대 굴절률 퍼센트 및 내외부 반경으로 표현된다. 명세서에 개시된 본 발명의 2가지 실시예에서, 적어도 하나의 세그먼트는 음의 상대 굴절률 퍼센트를 갖는다. 상기 광도파관 섬유는 코어를 둘러싸며 접촉되고 음의 굴절률 프로파일을 가진 클래드층을 더 포함한다.
바람직한 실시예에서, 상기 굴절률 프로파일은 약 0.1 ps/㎚2-㎞ 이하인 분산 기울기를 제공하도록 더 선택된다. 다른 실시예는 핀 어레이 실험에서 약 9㏈ 이하, 바람직하게는 8.8㏈ 이하로 휨 유도손실을 유지하면서 0.08 ps/㎚2-㎞ 이하의 분산 기울기를 갖는다.
또한, 0.25㏈/㎞ 이하, 바람직하게는 0.208㏈/㎞ 이하의 측부하 휨로 인한 유도감쇠손실을 가진 실시예가 개시되고 설명되어 있다.
이하, 첨부도면에 그 예가 도시되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조한다. 본 발명의 세그먼트형 코어 굴절률 프로파일의 예시적 실시예가 각 도면에 도시되어 있다.
본 발명의 여타 특장점이 하기되어 있으며, 당업자는 하기된 설명으로부터, 또는 청구범위 및 첨부도면과 함께 하기되어 있는 본 발명을 실시함으로써 알 수 있을 것이다.
전술한 설명은 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 특성 및 특징을 이해할 수 있도록 하는 개관을 제공하기 위한 것임을 알 수 있을 것이다. 첨부도면은 본 발명을 더 용이하게 이해할 수 있도록 첨부된 것이며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 상기 도면은 본 발명의 다양한 특징과 실시예를 도시한 것으로서, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리와 작용을 설명하는 역할을 한다.
정의
하기된 정의는 당업계에 통용되는 것이다.
코어의 세그먼트 반경은 세그먼트 제조에 사용된 물질의 굴절률에 의해 한정된다. 특정 세그먼트는 제 1 및 최종 굴절률 포인트를 갖는다. 중심 세그먼트는 당해 세그먼트의 제 1 포인트가 중심선상에 존재하기 때문에 제로인 내부 반경을 갖는다. 상기 중심 세그먼트의 외부 반경은 도파관 중심선으로부터 중심 세그먼트의 굴절률의 최종 포인트까지의 반경이다. 중심선으로부터 이격된 제 1 포인트를 가진 세그먼트에 있어서, 상기 도파관 중심선으로부터 그 제 1 굴절률 포인트의 위치까지의 반경이 그 세그먼트의 내부 반경이다. 이와 유사하게, 상기 도파관 중심선으로부터 세그먼트의 최종 굴절률 포인트의 위치까지의 반경이 그 세그먼트의 외부 반경이다.
상기 세그먼트 반경은 다양한 방법으로 편리하게 한정될 수 있다. 본 명세서에서, 반경은 도면과 조화되도록 한정되며, 상세하게 하기되어 있다.
굴절률 프로파일을 설명하기 위해 사용된 세그먼트 반경과 굴절률의 정의는 본 발명을 한정하지 않는다. 모델 계산에서 정의는 일정하게 사용되어야만 하기 때문에 정의를 명세서에 개시한 것이다. 하기된 표에 개시된 모델 계산은 도면에 표시되고 상세한 설명에 기술된 기하학적 정의에 의해 만들어진 것이다.
상기 유효면적은 일반적으로 Aeff=2π(∫E2rdr)2/(∫E4rdr)로 정의되고, 여기서, 적분한계는 0에서 ∞까지이며, E는 전파되는 빛과 관련된 전기장이다.
모드 필드직경은(Dmf)은 피터만 Ⅱ 방법을 이용하여 측정되며, 여기서, 2w=Dmf이고, w2=(2∫E2rdr/∫[dE/dr]2rdr)이며, 적분한계는 0에서 ∞까지이다.
세그먼트의 상대굴절률(Δ%)은 등식, Δ%=100×(ni 2-nc 2)/2nc 2로 정의되며, 여기서, ni는 i로 표시된 굴절률 프로파일 세그먼트의 최대 상대굴절률이고, nc는 기준 상대굴절률로서, 클래드층의 최소 굴절률이다. 세그먼트에서의 모든 포인트는 해당 상대굴절률을 갖는다. 상기 최대 상대굴절률은 일반적인 형태가 알려진 세그먼트를 편리하게 특정하기 위해 사용된다.
용어, 굴절률 프로파일 또는 인덱스 프로파일은 선택된 코어 세그먼트에서 Δ% 또는 굴절률과 반경 사이의 관계이다.
용어 알파(α) 프로파일은 등식, n(r)=no(1-Δ(r/a)α)으로 표현될 수 있는 굴절률 프로파일이며, 여기서, r은 코어 반경이고, Δ는 전술한 바와 같으며, a는 프로파일 세그먼트에서의 최종 포인트이고, 알파 프로파일의 제 1 포인트에서의 r값은 프로파일 세그먼트의 제 1 포인트의 위치에 맞도록 선택되며, α는 프로파일 형상을 한정하는 지수이다. 다른 굴절률 프로파일은 스텝형 굴절률, 사다리꼴 굴절률 및 원형 스텝 굴절률을 포함하며, 일반적으로 상기 원형은 신속한 굴절률 변화영역에서의 도판트 확산에 기인한다.
총분산은 도파관 분산과 물질 분산의 대수합으로서 한정된다. 총분산은 당업계에서 색체 분산으로도 불려진다. 총분산의 단위는 ps/㎚-㎞이다.
일반적으로, 굴절률 프로파일은 형태가 다른 관련 유효 굴절률 프로파일을 갖는다. 유효 굴절률 프로파일은 도파관 성능을 변화시키지 않고 그 관련 굴절률 프로파일을 위해 대체될 수 있다.
도파관 섬유의 휨저항은 규정된 실험조건하에서의 유도감쇠로 표현된다. 상기 휨실험은 휨에 대한 도파관 섬유의 상대저항을 비교하기 위해 사용되는 핀 어레이 휨실험이다. 실험을 실시하기 위하여, 본질적으로 유도 휨손실이 없는 도파관 섬유에 대해 감쇠손실이 측정된다. 그 후, 상기 도파관 섬유는 핀 어레이를 통과하는 구불구불한 경로로 짜여지고, 감쇠가 재측정된다. 휨에 의해 유도된 손실은 상기 측정된 2가지 감쇠값간의 차이이다. 상기 핀 어레이는 평탄한 표면에서 고정된 위치에 유지되며 일렬로 배치된 10개의 원통형 핀 세트이다. 핀 간격은 중심에서 중심까지 5㎜이고, 핀 직경은 0.67㎜이다. 실험중, 핀과 섬유가 접촉되는 핀 표면부에 충분한 장력이 가해짐으로써, 도파관 섬유가 구불구불하게 짜여지도록 한다.
여기에 개시되고 설명된 세그먼트형 코어 광도파관은 일반적으로 세그먼트형 코어를 갖는다. 각각의 세그먼트는 굴절률 프로파일, 상대 굴절률 퍼센트(Δi%), 및 외부 반경(ri)으로 표현된다. r과 Δ의 첨자 i는 특정 세그먼트를 의미한다. 상기 세그먼트는 도파관 장축 중심선을 포함한 최내측 세그먼트로부터 시작하여 1에서 n까지 번호가 부여된다.
상기 코어의 각 세그먼트의 반경, 상대 굴절률 퍼센트 및 굴절률 프로파일은, 1500㎚에서 0.25㏈/㎞ 이하의 감쇠, 약 1570㎚ 내지 약 1600㎚ 범위의 제로분산파장, 1560㎚에서 약 -1.0 ps/㎚-㎞ 내지 약 -3.0 ps/㎚-㎞ 범위의 총분산, 0.1 ps/㎚2-㎞ 이하의 분산 기울기, 1500㎚에서 60㎛2이상의 유효면적, 및 약 1500㎚ 이하인 케이블 형태인 섬유의 컷오프 파장을 제공하도록 선택된다. 본 출원의 신규한 세그먼트형 코어 구조는 요구되는 전술한 특성을 나열한 것이다.
상기 코어 굴절률 프로파일의 일반적인 설명이 도 1에 도시되어 있으며, 이는 도파관 반경에 대한 상대 굴절률 퍼센트의 그래프이다. 도 1은 단지 4개의 불연속 세그먼트를 도시하고 있으나, 기능적 요구조건은 코어가 4개 이상의 세그먼트를 갖도록 함으로써 충족될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러나, 그보다 작은 세그먼트를 가진 실시예의 제조가 더 용이하기 때문에 바람직하다.
신규한 도파관 섬유의 굴절률 프로파일 구조적 특징이 양의 Δ%를 가진 이웃하지 않은 세그먼트인 코어 세그먼트(10)(14)와, 음의 Δ%를 가진 이웃하지 않은 세그먼트인 코어 세그먼트(12)(16)에 의해 표시되어 있다. 양과 음의 Δ%를 가진 세그먼트는 하나 이상의 세그먼트에 의해 분할될 수 있다. 각각의 세그먼트와 관련된 굴절률 프로파일은 요구되는 도파관 섬유 특성을 제공하는 코어 구조를 만족시키도록 조절될 수 있다.
도 2는 상기 신규한 도파관 섬유 코어 구조의 변형을 도시한 것이다. 이 구성에서, 양의 Δ%를 가진 세그먼트(20)(24)는 제 1 및 제 3 세그먼트이며, 음의 Δ%를 가진 세그먼트(22)(26)는 제 2 및 제 4 세그먼트이다. 그러나, 제 1 및 제 2 세그먼트와 관련된 특성은 하기된 바와 같이 변화된다.
도 3은 상기 신규한 도파관 섬유 코어 구조의 또 다른 변형을 도시한 것이다. 이 경우, 상기 코어는 제 1, 제 2 및 제 3 세그먼트(30)(32)(34)를 구비한다. 제 3 실시예와 관련된 특성은 실시예 3에 개시된 바와 같이 제 1 및 제 2 실시예와는 다르다.
도 1, 도 2 및 도 3에 각각 도시된 선(18)(28)(36)은 세그먼트의 Δ% 특성을계산하기 위해 사용된 클래딩의 굴절률을 나타낸다. 또한, 중심선 굴절률 침강(19)(29)(39)뿐만 아니라, 도 1, 도 2 및 도 3의 스텝 프로파일의 코너의 원형은 도파관 섬유 제조시 도판트의 확산에 기인할 수 있다. 이러한 확산은 예를 들어, 도핑 단계에서 보상할 수 있으나, 필수적인 것은 아니다.
실시예 1
도 1의 그래프는 4개의 세그먼트(10)(12)(14)(16)와 내부 클래딩(18)을 가진 신규한 도파관 코어의 실시예이다. 중심 코어 또는 제 1 세그먼트(10)는 약 0.456%의 상대 굴절률(Δ1)과, 약 2.555㎛의 외부 반경(40)(r1)을 갖는다. 제 1 환상 세그먼트 또는 제 2 세그먼트(12)는 약 -0.075%의 상대 굴절률(Δ2)을 갖는다. 또한, 상기 중심 세그먼트(10)의 외부 반경(r1)은 제 1 환상 세그먼트(12)의 내부 반경이다. 이 규약은 모든 실시예와 해당 도면에서 동일하게 사용된다. 따라서, 반경(r1)은 중심 세그먼트와 제 1 환상 세그먼트의 교점이다. 이 경우에서, 상기 교점은 선(11)으로 표시된 중심 세그먼트(10)의 굴절률 프로파일의 외삽된 하강부와 굴절률 프로파일의 대부분의 음 포인트 또는 포인트들이 통과하는 축으로 한정되는 수평축(13)과의 교점이다.
상기 제 1 환상 세그먼트(12)의 외부 반경(42)(r2)은 약 8.55㎛이며, 섬유 중심선으로부터 제 2 환상 세그먼트(24)의 상승부의 반최대 상대 굴절률 포인트로부터 현수된 수직선까지 측정된다. 상기 반최대 포인트는 기준으로서 클래드층, 즉Δ%=0을 이용하여 결정된다. 예를 들어, 도 1에서, 제 2 환상 세그먼트는 약 0.4%의 상대 굴절률(Δ3%)을 갖기 때문에, 클래드층(Δ%=0)에 비해 크기는 약 0.4%이다. 수직 점선(15)은 0.2% 포인트에 현수되며, 이는 Δ3%의 절반크기이다. 상기 제 2 환상 세그먼트의 중심 반경(44)은 약 9.2㎛인 반면, 제 2 환상 세그먼트의 외부 반경(r3)(46)은 약 9.85㎛이다. 상기 제 2 환상 세그먼트의 폭은 약 1.3㎛이다. 제 4 세그먼트 또는 제 3 환상 세그먼트의 상대 굴절률(Δ4%)은 약 -0.1%이다.
하나 이상의 환상 세그먼트를 가진 프로파일에 있어서, 최외측 환상 세그먼트는 세그먼트의 기하학적 중심의 중심선으로부터 인출된 반경(r4)(48)에 의해 특정된다. 상기 기하학적 중심은 최외측 환상 세그먼트와 접하는 굴절률 프로파일의 절반 상대 굴절률 포인트로부터 인출된 수직선(15)(21)사이의 거리를 반으로 분할함으로써 결정된다. 크기는 전술한 바와 같이 최저인 음의 Δ%로 한정된 수평선으로부터 측정된다. 상기 거리(24)는 제 3 환상 세그먼트의 폭이다. 실시예 1에서, 제 3 환상 세그먼트의 외부 반경(r4)(48)은 17.43㎛이다.
컴퓨터 모델로 계산된 도 1의 도파관 섬유의 특성이 표 1에 개시되어 있다.
제로분산 파장(㎚) 1581.5
분산 기울기(ps/㎚2-㎞) 0.0774
모드필드직경(㎛) 9.4
유효면적(㎛2) 71
케이블 컷오프 파장(㎚) 1350
핀 어레이 휨손실(㏈) 8.6
감쇠(㏈/㎞) 0.208
이 실시예에서, 상기 유효면적은 약 71㎛2이고, 핀 어레이 휨 손실은 약 8.6㏈이며, 최종 도파관의 감쇠는 약 0.208㏈/㎞이다.
실시예 2
중심 세그먼트(20), 제 2 세그먼트 또는 제 1 환상 세그먼트(22), 제 3 세그먼트 또는 제 2 환상 세그먼트(24), 및 제 4 세그먼트 또는 제 3 환상 세그먼트(26)을 포함하는 상기 신규한 도파관의 다른 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 상기 중심 세그먼트(20)와 제 2 환상 세그먼트(24)는 각각 약 0.679% 및 약 0.4%인 양의 굴절률(Δ1%)(Δ3%)을 갖는다. 상기 제 1 환상 세그먼트(22)와 제 3 환상 세그먼트(26)는 각각 약 -0.075% 및 약 0.1%인 음의 굴절률(Δ2%)(Δ4%)을 갖는다.
상기 제 2 실시예의 반경은 도 1에 개시된 규약을 이용하여 계산된다. 상기 중심 세그먼트(20)의 반경(50)(r1)은 약 3.62㎛이다. 상기 제 1 환상 세그먼트(22)의 외부 반경(52)(r2)은 약 8.85㎛이다. 상기 제 2 환상 세그먼트의 중심 반경(54)은 약 9.5㎛인 반면, 상기 제 2 환상 세그먼트(24)의 외부 반경(56)(r3)은 약 10.15㎛이다. 상기 제 3 환상 세그먼트의 중심 반경(58)(r4)은 약 16.63㎛이다.
표 2는 도 2의 굴절률 프로파일의 계산된 특성을 개시한 것이다.
제로분산 파장(㎚) 1580.9
분산 기울기(ps/㎚2-㎞) 0.0774
모드필드직경(㎛) 9.5
유효면적(㎛2) 70
케이블 컷오프 파장(㎚) 1350
핀 어레이 휨손실(㏈) 8.8
감쇠(㏈/㎞) 0.200
이 실시예에서, 상기 유효면적은 약 70㎛2이고, 핀 어레이 휨손실은 약 8.8㏈이며, 최종 도파관의 감쇠는 약 0.200㏈/㎞이다.
실시예 3
3개의 세그먼트, 즉 중심 코어 또는 제 1 세그먼트(30), 제 1 환상 세그먼트 또는 제 2 세그먼트(32), 및 제 2 환상 세그먼트 또는 제 3 세그먼트(34)를 포함하는 본 발명의 상기 신규한 도파관의 또 다른 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 각각의 모든 코어 세그먼트는 양의 굴절률을 갖는다. 특히, 상기 중심 코어 세그먼트(30)는 약 0.88%인 양의 굴절률(Δ1%)을 갖고, 상기 제 1 환상 세그먼트(32)는 약 0.025%인 양의 굴절률을 가지며, 상기 제 2 환상 세그먼트(34)는 약 0.4%인 양의 굴절률을 갖는다.
상기 제 3 실시예의 코어 세그먼트의 반경은 전술한 규약에 따라 계산된다. 상기 중심 코어(30)는 약 3.00㎛인 외부 반경(60)(r1)을 갖는다. 상기 제 1 환상 세그먼트(32)는 약 7.7㎛인 외부 반경(62)(r2)을 갖는다. 상기 제 2 환상 세그먼트(34)는 약 8.2㎛인 중심 반경(64)과, 약 8.7㎛인 외부 반경(66)(r2)을 갖는다.
표 3은 도 3의 굴절률 프로파일의 계산된 특성을 개시한 것이다.
제로분산 파장(㎚) 1576.7
분산 기울기(ps/㎚2-㎞) 0.0993
모드필드직경(㎛) 9.5
유효면적(㎛2) 70
케이블 컷오프 파장(㎚) 1400
핀 어레이 휨손실(㏈) 27
감쇠(㏈/㎞) 0.202
실시예 3에서, 상기 유효면적은 약 71㎛2이고, 핀 어레이 휨손실은 약 27㏈이며, 최종 도파관의 감쇠는 약 0.202㏈/㎞이다.
도 1, 도 2 및 도 3의 프로파일은 표 1, 표 2 및 표 3에 개시된 것과 유사한 성능을 나타내는 프로파일 군이다. 도 1, 도 2 및 도 3과 일치하며 실질적으로 유사한 기능적 변수를 가진 굴절률 프로파일군은 중심 세그먼트에 대해 약 0.4% 내지 약 0.9% 범위의 상대 굴절률(Δ1%)과, 제 1 환상 세그먼트에 대해 약 -0.2% 내지 약 0.1% 범위의 상대 굴절률(Δ2%)과, 제 2 환상 세그먼트에 대해 약 0.2% 내지 약 0.5% 범위의 상대 굴절률(Δ3%), 및 제 3 환상 세그먼트에 대해 약 -0.2% 내지 약 0% 범위의 상대 굴절률(Δ4%)을 갖는다. 상기 군의 해당 반경은 r1에 대해 약 2.3㎛ 내지 약 4㎛ 범위이고, 제 2 환상 세그먼트의 중심 반경에 대해 약 7.8㎛ 내지 약 10㎛ 범위이다. 제 2 환상 세그먼트의 폭은 약 0.5㎛ 내지 약 3.5㎛ 범위내에 있다. 이 반경들은 약 22㎛ 내지 약 35㎛ 범위내의 내부 클래딩 반경에 대응한다.
본 발명에 따라 형성되 섬유의 굴절률과 단면 프로파일은 당업계에 공지된기술로 실현될 수 있다.
당업자는 첨부된 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 사상 또는 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 중심 세그먼트, 제 1 환상 세그먼트, 제 2 환상 세그먼트 및 제 3 환상 세그먼트를 가진 코어 영역; 및
    상기 코어를 둘러싸며 그와 접촉된 클래드층;을 포함하되,
    상기 각각의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트 및 내외부 반경을 갖고,
    상기 클래드층은 상대 굴절률 퍼센트를 가지며,
    상기 상대 굴절률 퍼센트와 각 세그먼트의 반경은,
    상기 중심 세그먼트의 상대 굴절률은 약 0.4% 내지 약 0.9% 범위이고,
    상기 제 1 환상 세그먼트의 상대 굴절률은 약 -0.2% 내지 약 0.1% 범위이며,
    상기 제 2 환상 세그먼트의 상대 굴절률은 약 0.2% 내지 약 0.5% 범위이고,
    상기 제 3 환상 세그먼트의 상대 굴절률은 약 -0.2% 내지 약 0% 범위이며,
    상기 중심 세그먼트의 외부 반경은 약 2.3㎛ 내지 약 4㎛ 범위이고,
    상기 제 2 환상 세그먼트의 중심 반경은 약 7.8㎛ 내지 약 10㎛ 범위이며,
    상기 제 2 환상 세그먼트의 폭은 약 0.5㎛ 내지 약 3.5㎛ 범위로부터 선택된 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상대 굴절률과 반경은 1560㎚에서 -1.0 ps/㎚-㎞ 내지 -3.0 ps/㎚-㎞ 범위의 음의 총분산과, 약 0.1 ps/㎚2-㎞ 이하의 분산 기울기를광도파관 섬유에 제공하도록 더 선택된 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 분산 기울기는 0.08 ps/㎚2-㎞ 이하인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  4. 제 1 항에 있어서, 적어도 2개의 이웃하지 않은 코어 세그먼트가 양의 굴절률을 갖고, 적어도 2개의 이웃하지 않은 코어 세그먼트가 음의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 섬유의 핀 어레이 휨손실은 약 20㏈ 이하, 바람직하게는 약 8.6㏈인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 광도파관 섬유에서의 감쇠는 약 0.25㏈ 이하, 바람직하게는 약 0.200㏈인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 각각의 코어 세그먼트는 약 0% 내지 약 0.9%의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 핀 어레이 휨손실은 약 27㏈ 이하인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 광도파관 섬유에서의 감쇠는 약 0.25㏈/㎞ 이하, 바람직하게는 약 0.202㏈ 이하인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 세그먼트중 적어도 하나는 음의 상대 굴절률을 가진 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  11. 제 1 항에 있어서, 적어도 2개의 이웃하지 않은 코어 세그먼트가 양의 굴절률을 갖고, 적어도 2개의 이웃하지 않은 코어 세그먼트가 음의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  12. 중심 세그먼트, 제 1 환상 세그먼트 및 제 2 환상 세그먼트를 가진 코어 영역; 및
    상기 코어를 둘러싸며 그와 접촉된 클래드층;을 포함하되,
    상기 각각의 세그먼트는 상대 굴절률 퍼센트 및 내외부 반경을 갖고,
    상기 클래드층은 상대 굴절률 퍼센트를 가지며,
    상기 상대 굴절률 퍼센트와 각 세그먼트의 반경은,
    상기 중심 세그먼트의 상대 굴절률은 약 0.4% 내지 약 0.9% 범위이고,
    상기 제 1 환상 세그먼트의 상대 굴절률은 약 -0.2% 내지 약 0.1% 범위이며,
    상기 제 2 환상 세그먼트의 상대 굴절률은 약 0.2% 내지 약 0.5% 범위이고,
    상기 중심 세그먼트의 외부 반경은 약 2.3㎛ 내지 약 4㎛ 범위이며,
    상기 제 3 환상 세그먼트의 중심 반경은 약 7.8㎛ 내지 약 10㎛ 범위로부터 선택된 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 상대 굴절률과 반경은 1560㎚에서 -1.0 ps/㎚-㎞ 내지 -3.0 ps/㎚-㎞ 범위의 총분산과, 약 0.1 ps/㎚2-㎞ 이하의 분산 기울기를 광도파관 섬유에 제공하도록 더 선택된 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 분산 기울기는 0.08 ps/㎚2-㎞ 이하인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  15. 제 14 항에 있어서, 핀 어레이 휨손실은 약 27㏈ 이하인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 광도파관 섬유에서의 감쇠는 약 0.25㏈/㎞ 이하, 바람직하게는 약 0.202㏈ 이하인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 광도파관 섬유에서의 감쇠는 약 0.25㏈/㎞ 이하, 바람직하게는 약 0.202㏈ 이하인 것을 특징으로 하는 단일모드 광도파관 섬유.
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