KR20020078252A - Dispersion slope compensating fiber - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파장 분할 다중화 광전송 시스템에서 사용되는 분산 기울기 보상용 광섬유에 관한 것으로, 특히 일반 단일 모드 광섬유를 전송로로 사용한 경우의 누적된 분산과 분산 기울기를 보상하여 광신호의 왜곡을 방지하고 장거리 전송이 가능한 분산 기울기 보상용 광섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a dispersion slope compensation optical fiber used in a wavelength division multiplexed optical transmission system, and particularly, to prevent the distortion of an optical signal and to compensate for the long distance transmission by compensating for the accumulated dispersion and dispersion slope when a general single mode optical fiber is used as a transmission path. This relates to a possible dispersion gradient compensation optical fiber.
광섬유 내를 진행하는 광신호는 광섬유의 고유 특성인 손실에 의해 세기가 감쇄되어 수신 감도가 저하되므로, 수신단에서의 신호 왜곡을 줄이고 장거리 전송을 가능하게 하려면 일정 구간마다 신호의 세기를 증폭시켜 주어야만 한다. 광증폭기 상용화 이전에는 광신호 상태에서 신호의 세기를 증폭시키는 것이 불가능하므로광신호를 전기 신호로 전환하여 세기를 증폭시킨 후 다시 광신호로 전환하는 복잡한 단계를 거쳐야만 했다. 따라서 다수의 신호를 하나의 광섬유에 보낼 경우 전송 시스템이 복잡하게 되므로 파장 분할 다중화 방식을 사용한 전송 시스템이 상용화되지 못했다.Since the optical signal traveling in the optical fiber is attenuated by the loss, which is inherent in the optical fiber, and the reception sensitivity is reduced, the signal strength must be amplified at regular intervals in order to reduce signal distortion at the receiver and enable long-distance transmission. . Prior to the commercialization of optical amplifiers, it was not possible to amplify the signal strength in the optical signal state, so it had to go through a complicated step of converting the optical signal into an electrical signal, amplifying the intensity, and then converting it back to the optical signal. Therefore, when multiple signals are sent to one optical fiber, the transmission system becomes complicated, and thus, a transmission system using wavelength division multiplexing has not been commercialized.
어븀을 증착한 광섬유를 사용한 광증폭기가 상용화됨에 따라 파장 분할 다중화 방식을 사용하여 전송 용량을 획기적으로 증대시키는 파장 분할 다중화 방식 광전송 시스템 구축이 활발히 이루어지고 있다. 광증폭기는 증폭 파장대에서 서로 다른 파장 성분의 신호 세기를 파장에 상관없이 동시에 증폭시키므로 기존 전송 시스템에 큰 변화 없이 다수의 신호를 한 광섬유를 통해 전송하는 것이 가능하다.With the commercialization of optical amplifiers using erbium-deposited optical fibers, the construction of wavelength division multiplexing optical transmission systems that dramatically increase transmission capacity using wavelength division multiplexing has been actively established. The optical amplifier simultaneously amplifies the signal strength of different wavelength components regardless of the wavelength in the amplifying wavelength band, and thus it is possible to transmit a plurality of signals through one optical fiber without significant change in the existing transmission system.
광증폭기를 사용한 파장 분할 다중화 방식 광전송 시스템에서 손실에 의한 광신호 세기의 감쇄는 더 이상 문제되지 않는다. 그 대신 광섬유 내 광파워가 증가함에 따라 비선형 현상이 발현되어 다수의 광신호간에 간섭이 일어나 수신단에서의 신호가 왜곡된다. 비선형 현상중 사중파 혼합은 신호 간 간섭으로 인해 신호 파장 대 주변에 새로운 파장 성분을 갖는 신호를 생성하여 원래 신호의 세기를 감소시켜 수신 감도를 저하시킨다. 이러한 사중파 혼합을 억제하기 위해서는 광신호 간 위상이 일치하지 않도록 하여 간섭을 방지해야 한다. 광신호 간 위상 변화는 전송로로 사용되는 광섬유의 특성인 분산에 의해 결정되며, 광섬유가 시스템 사용 파장대에서 수 ps/nm-km 분산을 가질 경우 광신호 간 위상이 일치하지 않아 사중파 혼합 현상으로 인한 신호 왜곡을 방지할 수 있다.In a wavelength division multiplexing optical transmission system using an optical amplifier, the attenuation of the optical signal strength due to loss is no longer a problem. Instead, as the optical power in the optical fiber increases, a nonlinear phenomenon occurs, causing interference between a plurality of optical signals, thereby distorting the signal at the receiving end. During nonlinear phenomena, quadrature mixing creates a signal with a new wavelength component around the signal wavelength band due to inter-signal interference, which reduces the strength of the original signal, thereby reducing reception sensitivity. In order to suppress such quadrature mixing, the phases between the optical signals must be prevented from interfering with each other. The phase change between the optical signals is determined by dispersion, which is a characteristic of the optical fiber used as the transmission path.If the optical fiber has a dispersion of several ps / nm-km in the wavelength band of the system, the phase change between the optical signals does not match. It is possible to prevent the signal distortion caused by.
파장 분할 다중화 방식 광전송 시스템에서 사중파 혼합 현상을 억제하기 위해서는 광섬유가 큰 분산을 가지는 것이 유리하다. 그러나 시스템의 전송 용량을 증대하기 위해 신호의 전송 속도를 높일 경우 광섬유가 큰 분산을 가지면 광 신호 간 중첩되는 부분이 생겨 수신 감도를 저하시킨다. 일반적으로 광원은 하나의 파장 성분을 갖는 광신호가 아닌 중심 파장과 주변 파장으로 구성된 파장 분포를 갖는 광신호를 발생시킨다. 특정 파장 분포를 갖는 광신호는 광섬유 내를 진행하면서 신호 형태가 퍼지게 되는데 이는 매질 내 전송 속도가 파장에 따라 다르기 때문이다. 이러한 신호 퍼짐은 전송 거리에 비례하여 누적된다. 특히 신호의 전송 속도를 높일 경우 즉 신호 간 간격을 줄여 단위 시간 당 많은 신호를 전송할 경우 광섬유의 분산이 크면 짧은 거리를 진행한 후에도 광신호가 많이 퍼져 신호 간 중첩되는부분이 생겨 수신 감도가 저하된다. 즉 파장 분할 다중화 방식 광전송 시스템에서 광섬유의 분산이 작을 경우 광신호 각각의 신호 퍼짐 현상은 줄어들어 전송 속도를 높여 전송 용량을 증대시킬 수 있으나 광신호간 간섭이 증가하여 사중파 혼합 현상에 의한 신호 왜곡이 문제가 된다. 따라서 파장 분할 다중화 방식에 사용되는 광섬유는 단위 시간 당 많은 신호를 보내면서 비선형 현상에 의한 신호 왜곡을 최소화 시킬 수 있도록 최적화된 분산을 가져야 한다.In the wavelength division multiplexing optical transmission system, it is advantageous for the optical fiber to have a large dispersion to suppress the quadruple mixing phenomenon. However, if the transmission speed of the signal is increased to increase the transmission capacity of the system, if the optical fiber has a large dispersion, there is an overlap between the optical signals, which reduces the reception sensitivity. In general, the light source generates an optical signal having a wavelength distribution composed of a center wavelength and an ambient wavelength, not an optical signal having one wavelength component. An optical signal having a specific wavelength distribution propagates in the optical fiber because the transmission speed in the medium varies with the wavelength. This signal spread is accumulated in proportion to the transmission distance. In particular, if the transmission speed of the signal is increased, that is, the transmission of many signals per unit time by reducing the interval between signals, if the dispersion of the optical fiber is large, the optical signal spreads a lot even after a short distance, and the overlapping part of the signal is generated, thereby reducing the reception sensitivity. That is, in the wavelength division multiplexing optical transmission system, when the dispersion of optical fiber is small, the signal spreading phenomenon of each optical signal is reduced to increase the transmission capacity by increasing the transmission speed, but the signal distortion due to the quadruple wave mixing phenomenon is increased because the interference between optical signals is increased. Becomes Therefore, the optical fiber used for the wavelength division multiplexing method should have an optimized dispersion to minimize the signal distortion caused by nonlinear phenomenon while sending a lot of signals per unit time.
종래에 포설된 전송로에서 사용된 광섬유 대부분은 일반 단일 모드 광섬유로 증폭 파장대 중심 파장인 1550nm에서 15~18(ps/nm-km) 범위의 분산을 가지므로 비선형 현상인 사중파 혼합에 의한 신호 간 간섭 현상은 발생하지 않는다. 그러나 큰 분산으로 인해 증폭기 간 전송 거리인 80km 를 진행하면서 누적된 분산이 약 1000ps/nm 이므로 이를 보상해 주지 않을 경우 신호 간 중첩 현상이 심해져서 수신단에서의 신호 복조가 불가능하게 된다. 보통 누적된 분산을 보상하기 위해서 분산 보상 광섬유가 사용된다. 분산 보상 광섬유의 분산은 전송로로 사용되는 광섬유의 분산과 부호는 반대이면서 크기는 누적 분산과 유사한 값을 갖는다. 일반적으로 단파장대 신호의 전송 속도가 장파장대보다 빠를 때 부호가 양인 분산을 갖는다고 하는데 전송로로 사용되는 광섬유가 부호가 양인 분산을 가지므로 분산 보상 광섬유는 부호가 음의 분산을 갖도록 한다. 또한 전송 시스템을 간소화 하기 위항여 분산 보상 광섬유를 모듈 형태로 사용하려면 짧은 길이로 전송로의 누적 분산을 보상해 주어야 하므로 분산 크기가 상당히 크다.Most of the optical fibers used in the conventionally installed transmission paths are general single-mode optical fibers and have a dispersion in the range of 15 to 18 (ps / nm-km) from 1550 nm, which is the amplified wavelength band, to the center wavelength. Interference does not occur. However, due to the large dispersion, the accumulated dispersion is about 1000 ps / nm while the transmission distance between the amplifiers is about 80 km. Therefore, if the compensation is not compensated, signal overlap at the receiving end becomes impossible due to severe overlap between signals. Usually dispersion compensation fiber optics are used to compensate for accumulated dispersion. The dispersion of dispersion compensation optical fiber has the opposite sign as the dispersion of the optical fiber used as the transmission path, but the size is similar to the cumulative dispersion. In general, when the transmission speed of short-wavelength signal is faster than the long-wavelength signal, it is said to have positive dispersion. Since the optical fiber used as a transmission path has positive dispersion, dispersion compensation optical fiber has negative dispersion. In addition, in order to simplify the transmission system, the dispersion compensation fiber is large because the cumulative dispersion of the transmission path must be compensated for in a short length in order to use the fiber as a module.
분산의 부호 및 크기는 광섬유 내 굴절률 분포에 의해 결정되는데 여기서 굴절률 분포는 반경 방향의 굴절률 변화를 말한다. 분산 보상 광섬유가 부호가 음인 큰 분산을 가지려면 광섬유 중심 부분의 굴절률이 매우 높아야 하므로 광섬유 제조 시 중심 부분에 다량의 게르마늄(GeO2)을 증착한다. 그러나, 다량의 게르마늄을 증착할 경우 분산은 커지나 산란 손실이 증가하므로 분산을 최대화하면서 적정 범위내의 산란 손실을 갖도록 굴절률 분포를 결정하는 것이 중요하다. 분산, 산란 손실 이외의 중요한 특성으로 모드필드경과 구부림 손실이 있다. 일반적으로 모드필드경을 증가시키면 구부림 손실도 증가하므로 적정 범위내의 값을 갖도록 굴절률 분포를 결정하는 것이 중요하다. 기존 분산 보상 광섬유는 부호가 음인 큰 분산을 가지며 적정 범위내의 산란 손실, 모드필드경, 구부림손실을 갖는 것이 특징이다.The sign and magnitude of the dispersion is determined by the refractive index distribution in the optical fiber, where the refractive index distribution refers to the change in refractive index in the radial direction. Dispersion Compensation Fibers must have a very high refractive index at the center of the fiber to have a large negative sign, so that a large amount of germanium (GeO 2 ) is deposited at the center of the fiber. However, when a large amount of germanium is deposited, the dispersion becomes large but scattering losses increase, so it is important to determine the refractive index distribution to have scattering losses within an appropriate range while maximizing dispersion. Other important characteristics besides dispersion and scattering losses are modfield and bending losses. In general, increasing the mode field diameter increases the bending loss, so it is important to determine the refractive index distribution to have a value within an appropriate range. Existing dispersion compensation optical fiber has large dispersion with negative sign and has scattering loss, mode field diameter, and bending loss within proper range.
일반 단일 모드 광섬유는 증폭 파장대에서 0.06ps/(nm2-km) 정도의 분산 기울기를 갖는다. 분산 기울기란 파장 간 분산 차이를 나타낸 것으로, 파장이 증가할 수록 분산이 증가하면 분산 기울기의 부호가 양이고 파장이 증가할수록 분산이 감소하면 분산기울기의 부호는 음이다. 일반 단일 모드 광섬유를 전송로로 사용한 파장 분할 다중화 방식 광전송 시스템에서 서로 다른 파장의 광신호를 전송할 경우 일반 단일 모드 광섬유가 부호가 양인 분산 기울기를 가지므로 신호 간 누적 분산의 크기가 다르다. 종래의 분산 보상 광섬유는 부호가 음인 큰 분산을 가지며 부호가 양인 분산 기울기를 가지므로 일반 단일 모드 광섬유의 분산 보상을 위해 종래의 광섬유를 사용할 경우 분산 보상 후 신호 간 분산의 차이가 존재하며 이러한 차이는 전송거리에 비례하여 증대된다. 특히 파장 분할 다중화 방식 전송 시스템의 전송 용량 증대를 위해 신호 간 파장 간격을 줄여 증폭 파장 대에 보다 많은 신호를 전송할 경우 분산 보상 차이로 인해 수신단에서의 신호 감도가 저하되어 전송 시스템의 신뢰도가 떨어진다. 따라서 신호 간 파장 간격이 좁은 파장 분할 다중화 방식 전송 시스템에서 사용하는 분산 보상 광섬유는 전송로로 사용되는 광섬유의 분산 뿐만 아니라 분산 기울기도 보상해야 하므로 부호가 음인 분산과 부호가 음인 분산 기울기를 가져 분산 보상 후 신호 간 분산 차이를 최소화 해야 한다.Typical single mode fiber has a dispersion slope of about 0.06 ps / (nm 2 -km) in the amplified wavelength band. The dispersion slope is the dispersion difference between wavelengths. The sign of the dispersion slope is positive as the dispersion increases as the wavelength increases, and the sign of the dispersion gradient is negative when the dispersion decreases as the wavelength increases. In a wavelength division multiplexing optical transmission system using a general single mode optical fiber as a transmission path, when the optical signals of different wavelengths are transmitted, the magnitude of the cumulative dispersion between signals is different because the general single mode optical fiber has a positive sign of dispersion. Conventional dispersion compensation optical fibers have a large negative sign dispersion and a positive dispersion slope, so that when the conventional optical fiber is used for the dispersion compensation of a general single mode optical fiber, there is a difference in signal-to-signal dispersion after dispersion compensation. Increased in proportion to the transmission distance. In particular, when more signals are transmitted in the amplified wavelength range by reducing the wavelength gap between signals in order to increase the transmission capacity of the wavelength division multiplexed transmission system, the signal sensitivity at the receiving end is lowered due to the dispersion compensation difference, thereby reducing the reliability of the transmission system. Therefore, the dispersion compensation optical fiber used in the wavelength division multiplexing transmission system having a narrow wavelength gap between signals must compensate not only the dispersion of the optical fiber used as a transmission path but also the dispersion slope, so that dispersion compensation with negative sign dispersion and negative sign dispersion dispersion The variance difference between the signals afterwards should be minimized.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광섬유는 부호가 음인 큰 분산을 가지며 분산 기울기도 부호가 음을 가지도록 하며, 모드필드경과 구부림 손실 특성이 동시에 특정 범위를 만족하도록 최적화하여 파장 분할 다중화 방식 광전송 시스템의 전송로로 사용되는 일반 단일 모드 광섬유의 분산 및 분산 기울기를 보상하여 전송시스템의 신뢰도를 향상시키는 분산 기울기 보상용 광섬유를 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems described above, the optical fiber has a large dispersion with a negative sign and the dispersion slope has a negative sign, and the mode field diameter and bending loss characteristics are optimized to satisfy a specific range at the same time wavelength The purpose of the present invention is to provide dispersion slope compensation optical fiber which improves reliability of transmission system by compensating dispersion and dispersion slope of general single mode optical fiber used as transmission path of division multiplexing optical transmission system.
도 1은 삼중클래드 구조 분산 기울기 보상용 광섬유의 단면도와 굴절률 분포.1 is a cross-sectional view and refractive index distribution of a triple clad structure dispersion slope compensation optical fiber.
도 2는 사중클래드 구조 분산 기울기 보상용 광섬유의 단면도와 굴절률 분포.Figure 2 is a cross-sectional view and refractive index distribution of the fiber for four-clad structure dispersion slope compensation.
도 3은 삼중클래드 구조 분산 기울기 보상용 광섬유의 파장에 따른 분산의 변화를 나타낸 그래프.3 is a graph showing the change of dispersion according to the wavelength of the triple clad structure dispersion slope compensation optical fiber.
도 4는 사중클래드 구조 분산 기울기 보상용 광섬유의 파장에 따른 분산의 변화를 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the variation of dispersion according to the wavelength of the quadrature structure dispersion slope compensation optical fiber.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing
1, 21 : 코어 2, 22 : 1차 클래드1, 21: Core 2, 22: Primary Clad
3, 23 : 2차 클래드 4, 25 : 실리카 클래드3, 23: secondary cladding 4, 25: silica cladding
10 : 굴절률차 Δa111 : 폭 a1 10: refractive index difference Δa 1 11: width a 1
12 : 굴절률차 Δa213 : 폭 a2 12: refractive index difference Δa 2 13: width a 2
14 : 굴절률차 Δa315 : 폭 a3 14: refractive index difference Δa 3 15: width a 3
24 : 3차 클래드 26 : 굴절률차 Δb1 24: 3rd cladding 26: refractive index difference Δb 1
27 : 폭 b128 : 굴절률차 Δb2 27 width b 1 28 refractive index difference Δb 2
29 : 폭 b230 : 굴절률차 Δb3 29: width b 2 30: refractive index difference Δb 3
31 : 폭 b332 : 굴절률차 Δb4 31 width b 3 32 refractive index difference Δb 4
33 : 폭 b4 33: width b 4
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 일반단일 모드 광섬유의 분산 기울기 보상용 광섬유에 있어서. 광섬유는 코어, 1차 클래드, 2차 클래드, 3차 클래드, 실리카 클래드의 다중클래드 구성되며, 분산이 -120~-180 (ps/nm-km) 이고, 분산기울기는 -0.40~-0.70 (ps/nm2-km)를 갖는다.A feature of the present invention for achieving the above object is, in the dispersion slope compensation optical fiber of the general single mode optical fiber. The optical fiber is composed of core, primary cladding, secondary cladding, tertiary cladding, multi-clad cladding of silica clad, dispersion is -120 ~ -180 (ps / nm-km), and dispersion slope is -0.40 ~ -0.70 (ps / nm 2 -km).
본 발명의 다른 특징은, 광섬유는 코어, 1차 클래드, 2차 클래드, 실리카 클래드로 구성되는 삼중 클래드 구조로, 코어의 폭 a1은 1.09±0.02㎛ 코어의 굴절률차 Δa1은 0.0202 ±0.002, 1차 클래드의 폭 a2는 3.39±0.02㎛ 1차 클래드의 굴절률차 Δa2는 -0.0031±0.0002이며, 2차 클래드의 폭 a3는 3.29±0.02㎛ 2차 클래드의 굴절률차 Δa3는 0.0018±0.0002이며, 분산은 -125~-145 ps/nm-km 이며, 분산기울기는 -0.40~-0.60 ps/nm2-km 를 가지며, 또한, 광섬유는 삼중 클래드 구조로 코어의 폭 a1은 1.19±0.02㎛ 코어의 굴절률차 Δa1은 0.0174 ±0.002, 1차 클래드의 폭 a2는 3.82±0.02㎛ 1차 클래드의 굴절률차 Δa2는 -0.0027±0.0002, 2차 클래드의폭 a3는 2.93±0.02㎛ 2차 클래드의 굴절률차 Δa3는 0.0021±0.0002이며, 분산은 -140~-160 ps/nm-km, 분산기울기는 -0.40~-0.70 ps/nm2-km 를 가지며, 또한, 광섬유는 삼중 클래드 구조로, 코어의 폭 a1은 1.19±0.02㎛ 코어의 굴절률차 Δa1은 0.0173 ±0.002, 1차 클래드의 폭 a2는 3.91±0.02㎛ 1차 클래드의 굴절률차 Δa2는 -0.0026±0.0002이며, 2차 클래드의 폭 a3는 2.83±0.02㎛ 2차 클래드의 굴절률차 Δa3는 0.0020±0.0002이며, 분산은 -160~-180 ps/nm-km 이며, 분산기울기는 -0.50~-0.70 ps/nm2-km 를 가진다.Another feature of the present invention, the optical fiber is a triple clad structure consisting of a core, a primary cladding, a secondary cladding, a silica clad, the width a 1 of the core is 1.09 ± 0.02㎛ the refractive index difference Δa 1 is 0.0202 ± 0.002, The width a 2 of the primary clad is 3.39 ± 0.02㎛ The refractive index difference Δa 2 of the primary clad is -0.0031 ± 0.0002, and the width a 3 of the secondary clad is 3.29 ± 0.02㎛ The refractive index difference Δa 3 of the secondary clad is 0.0018 ± 0.0002, dispersion is -125 ~ -145 ps / nm-km, dispersion slope is -0.40 ~ -0.60 ps / nm 2 -km, and optical fiber is triple clad structure and core width a 1 is 1.19 ± The refractive index difference Δa 1 of the 0.02 μm core is 0.0174 ± 0.002, the width a 2 of the primary clad is 3.82 ± 0.02 μm The refractive index difference Δa 2 of the primary clad is -0.0027 ± 0.0002, and the width a 3 of the secondary clad is 2.93 ± 0.02 The refractive index difference Δa 3 of the μm secondary cladding is 0.0021 ± 0.0002, dispersion is -140 ~ -160 ps / nm-km, dispersion slope is -0.40 ~ -0.70 ps / nm 2 -km, and optical fiber is triple Clad structure, core width a 1 is 1.19 ± 0.02㎛ core refractive index difference Δa 1 is 0.0173 ± 0.002, primary clad width a 2 is 3.91 ± 0.02㎛ primary clad refractive index difference Δa 2 is -0.0026 ± 0.0002 The width a 3 of the secondary cladding is 2.83 ± 0.02㎛ the refractive index difference Δa 3 of the secondary cladding is 0.0020 ± 0.0002, the dispersion is -160 ~ -180 ps / nm-km, and the dispersion slope is -0.50 ~ -0.70 ps / nm 2 -km.
본 발명의 다른 특징은 광섬유는 코어, 1차클래드, 2차클래드, 3차클래드, 실리카 클래드로 구성된 사중 클래드 구조로 코어의 폭 b1은 1.42±0.02㎛ 코어의 굴절률차 Δb1은 0.0152 ±0.0002, 1차 클래드의 폭 b2는 3.17±0.02㎛ 1차 클래드의 굴절률차 Δb2는 -0.0058±0.0002, 2차 클래드의 폭 b3는 4.98±0.02㎛ 2차 클래드의 굴절률차 Δb3는 0.0025±0.0002, 3차 클래드의 폭 b4는 5.86±0.02㎛ 3차 클래드의 굴절률차 Δb4는 -0.0108±0.0002이며, 분산은 -125~-145 ps/nm-km 이며, 분산기울기는 -0.40~-0.60 ps/nm2-km 를 가지며, 또한, 광섬유는 사중 클래드 구조로, 코어의 폭 b1은 1.40±0.02㎛ 코어의 굴절률차 Δb1은 0.0153 ±0.0002, 1차 클래드의 폭 b2는 3.30±0.02㎛ 1차 클래드의 굴절률차 Δb2는 -0.0054±0.0002, 2차 클래드의 폭 b3는 4.61±0.02㎛ 2차 클래드의 굴절률차 Δb3는 0.0026±0.0002, 3차 클래드의 폭 b4는 6.09±0.02㎛ 3차 클래드의 굴절률차 Δb4는 -0.0097±0.0002이며, 분산은 -140~-160 ps/nm-km 이며, 분산기울기는 -0.40~-0.70 ps/nm2-km 를 가지며, 또한, 광섬유는 사중 클래드 구조로 코어의 폭 b1은 1.49±0.02㎛ 코어의 굴절률차 Δb1은 0.0141 ±0.0002, 1차 클래드의 폭 b2는 3.38±0.02㎛ 1차 클래드의 굴절률차 b2는 -0.0056±0.0002, 2차 클래드의 폭 b3는 4.28±0.02㎛ 2차 클래드의 굴절률차 Δb3는 0.0030±0.0002, 3차 클래드의 폭 b4는 6.29±0.02㎛ 3차 클래드의 굴절률차 Δb4는 -0.0103±0.0002이며, 분산은 -160~-180 ps/nm-km 이며, 분산기울기는 -0.50~-0.70 ps/nm2-km 를 가진다.Another feature of the present invention is that the optical fiber is a quadruple clad structure consisting of a core, a primary clad, a secondary clad, a tertiary clad, and a silica clad. The width b 1 of the core is 1.42 ± 0.02 μm, and the refractive index difference Δb 1 is 0.0152 ± 0.0002 The width b 2 of the primary clad is 3.17 ± 0.02㎛ The refractive index difference Δb 2 of the primary clad is -0.0058 ± 0.0002, The width b 3 of the secondary clad is 4.98 ± 0.02㎛ The refractive index difference of the secondary cladding Δb 3 is 0.0025 ± 0.0002, tertiary cladding width b 4 is 5.86 ± 0.02㎛ refractive index difference Δb 4 of tertiary cladding is -0.0108 ± 0.0002, dispersion is -125 ~ -145 ps / nm-km, dispersion slope is -0.40 ~- 0.60 ps / nm 2 -km, and the optical fiber is a quad clad structure, the core width b 1 is 1.40 ± 0.02㎛ the refractive index difference Δb 1 of the core is 0.0153 ± 0.0002, the primary clad width b 2 is 3.30 ± 0.02㎛ 1 refractive index difference of the cladding 2 is Δb -0.0054 ± 0.0002, 2 car width b 3 of the cladding is 4.61 ± 0.02㎛ 2 refractive index difference of the cladding Δb 3 is 0.0026 ± 0.0002, 3 car class The width b is 4 6.09 ± 0.02㎛ 3 refractive index difference of the cladding 4 is Δb -0.0097 ± 0.0002, dispersion is -140 ~ -160 ps / nm-km , dispersion slope is -0.40 ~ -0.70 ps / nm 2 In addition, the optical fiber has a quadruple clad structure, and the width b 1 of the core is 1.49 ± 0.02 μm, and the refractive index difference Δb 1 of the core is 0.0141 ± 0.0002, and the width of the primary clad b 2 is 3.38 ± 0.02 μm of the primary cladding. Refractive index difference b 2 is -0.0056 ± 0.0002, secondary cladding width b 3 is 4.28 ± 0.02㎛ refractive index difference of secondary cladding Δb 3 is 0.0030 ± 0.0002, tertiary clad width b 4 is 6.29 ± 0.02㎛ tertiary cladding The refractive index difference Δb 4 is -0.0103 ± 0.0002, the dispersion is -160 ~ -180 ps / nm-km, and the dispersion slope is -0.50 ~ -0.70 ps / nm 2 -km.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
일반 단일 모드 광섬유는 증폭 파장대 중심 파장인 1550nm 파장에서 분산이 17ps/(nm-km) 이며, 분산기울기는 0.06ps/(nm2-km) 이므로, 분산을 분산 기울기로 나눈 수치 X가 283이다. 일반 단일 모드 광섬유의 분산 및 분산 기울기를 보상하는 분산 기울기 보상용 광섬유의 특성은 위에서 구한 X를 기준으로 결정된다. 즉 본 발명의 분산 기울기 보상용 광섬유는 부호가 음인 분산과 부호가 음인 분산 기울기를 가지되 분산을 분산 기울기로 나눈 수치가 일반 단일 모드 광섬유 수준과 유사한 값을 가져야 한다. 또한 사중파 혼합 현상을 방지하기 위하여 분산 보상 후 누적 분산을 10ps/nm 정도로 유지하도록 하였다.In a typical single mode fiber, the dispersion is 17ps / (nm-km) at 1550nm wavelength, which is the center wavelength of the amplified wavelength band, and the dispersion slope is 0.06ps / (nm 2 -km), so the dispersion X divided by the dispersion slope is 283. The characteristics of the dispersion slope compensation optical fiber that compensates the dispersion and dispersion slope of a general single mode fiber are determined based on X obtained above. That is, the dispersion slope compensation optical fiber of the present invention has a dispersion having a negative sign and a dispersion slope having a negative sign, but the value obtained by dividing the dispersion by the dispersion slope has a value similar to that of a general single mode fiber. In addition, the cumulative dispersion was maintained at about 10ps / nm after dispersion compensation in order to prevent quadratic mixing.
증폭기 간 전송 거리는 대략 80km 정도이므로 일반 단일 모드 광섬유를 전송로로 사용한 경우 1550nm 파장에서의 분산이 17ps/(nm-km) 일 경우 80km 전송 후 누적 분산은 1360ps/nm 이다. 사중파 혼합 현상을 억제하기 위해서 분산 보상 후의 누적 분산을 10ps/nm 정도로 유지해야 할 경우 분산 기울기 보상용 광섬유가 보상해야 할 누적 분산은 1350ps/nm 이다. 분산 기울기 보상용 광섬유의 분산 특성은 길이에 따라 다르며 본 발명의 광섬유는 8~10km 범위의 길이로 누적 분산을 보상하기 위해 분산 범위를 -130~-170ps/(nm-km)로 결정하였다. 이에 따라 일반 단일 모드 광섬유의 수치 X를 만족시키기 위한 분산 기울기 범위는 -0.48~-0.60ps/(nm2-km)로 결정된다.Since the transmission distance between the amplifiers is about 80km, when the typical single mode fiber is used as the transmission path, the dispersion at 1550nm wavelength is 17ps / (nm-km), and the cumulative dispersion after 80km transmission is 1360ps / nm. If the cumulative dispersion after dispersion compensation is to be maintained at about 10ps / nm in order to suppress quadratic mixing, the cumulative dispersion to be compensated by the dispersion slope compensation optical fiber is 1350ps / nm. The dispersion characteristics of the dispersion slope compensation optical fiber vary depending on the length, and the optical fiber of the present invention has a dispersion range of -130 to -170 ps / (nm-km) in order to compensate for the cumulative dispersion in the length of 8 to 10 km. Accordingly, the dispersion slope range to satisfy the numerical value X of a general single mode fiber is determined to be -0.48 to -0.60 ps / (nm 2 -km).
표 1에 본 발명의 분산 기울기 보상용 광섬유가 만족해야 할 길이, 분산과 분산 기울기 특성을 제시하였다.Table 1 shows the length, dispersion and dispersion slope characteristics that the dispersion slope compensation optical fiber of the present invention should satisfy.
광섬유의 광특성은 굴절률 분포에 의해 결정되며, 굴절률 분포는 광섬유 내 다수 영역의 폭과 굴절률로 나타낸다. 굴절률 분포는 광섬유 중심에서부터 반경 방향으로의 굴절률 변화이며, 굴절률을 보통 n으로 표시하므로 굴절률 분포는 n(r)로나타낼 수 있다. 굴절률 분포 n(r)에 따라 광섬유의 광특성인 분산, 분산 기울기, 구부림 손실 등이 변한다.Optical characteristics of the optical fiber are determined by the refractive index distribution, and the refractive index distribution is represented by the width and refractive index of many regions in the optical fiber. The refractive index distribution is a change in refractive index from the center of the optical fiber to the radial direction, and since the refractive index is usually expressed as n, the refractive index distribution can be expressed as n (r). According to the refractive index distribution n (r), dispersion, dispersion slope, bending loss, etc., which are optical characteristics of the optical fiber, change.
예를 들어 광섬유 내 굴절률 분포가 하나의 영역으로만 이루어져 있다면 n(r)=상수=c가 된다. 하나의 영역으로만 이루어져 있는 굴절률 분포를 갖는 광섬유의 광특성은 r 과 c에 따라 변한다. 일반적으로 광섬유의 굴절률 분포를 결정하는 것은 광특성 목표값을 동시에 만족하는 r과 c를 찾는 것이다. 특히 분산 목표값을 만족시키는 r과 c가 분산 기울기 목표값에서 벗어날 수 있으므로 두 특성을 동시에 목표값에 근사시킬 수 있는 r과 c를 찾는 것이 중요하다. 그러나 r과 c 두개의 변수로 여러 광특성 목표값을 동시에 근사시키는데 한계가 있으므로 일반적으로 광섬유 내 굴절률 분포는 다수의 영역으로 구성한다. 즉 다수의 영역으로 구성하여 굴절률 분포를 나타내는 변수의 수를 증가시켜 여러 광특성 목표값을 동시에 근사 시킨다. 여러 광특성 목표값을 만족하는 굴절률 분포를 찾는 과정은 수많은 시행착오를 거쳐야 하므로 컴퓨터 시뮬레이션을 활용한다.For example, if the refractive index distribution in the optical fiber consists of only one region, n (r) = constant = c. The optical characteristics of the optical fiber having a refractive index distribution consisting of only one region change with r and c. In general, determining the refractive index distribution of an optical fiber is to find r and c which simultaneously satisfy the optical characteristic target value. In particular, since r and c satisfying the variance target value may deviate from the variance slope target value, it is important to find r and c that can approximate both characteristics to the target value at the same time. However, since there are limits to approximating several optical targets simultaneously with two variables, r and c, the refractive index distribution in an optical fiber generally consists of a large number of regions. In other words, it consists of a plurality of regions to increase the number of variables representing the refractive index distribution to approximate several optical targets at the same time. Finding a refractive index that satisfies various optical targets requires a lot of trial and error.
본 발명의 분산 기울기 보상용 광섬유는 삼중 클래드, 사중 클래드 구조를 이용하여 목표 광특성을 구현하였다. 삼중 클래드 구조는 코어, 1차 클래드, 2차 클래드와 실리카 클래드 영역으로 구성되며, 해당 구조의 굴절률 분포는 각 영역의 폭과 굴절률로 결정된다. 코어는 폭이 a1이고 굴절률차가 Δa1이며, 1차 클래드는 폭이 a2이고 굴절률차가 Δa2이며, 2차 클래드는 폭이 a3이고 굴절률차가 Δa3이다.The dispersion gradient compensation optical fiber of the present invention implements a target optical characteristic by using a triple clad and quad clad structure. The triple cladding structure consists of core, primary cladding, secondary cladding and silica cladding regions, and the refractive index distribution of the structure is determined by the width and refractive index of each region. The core has a width a 1 , a refractive index difference Δa 1 , a primary cladding has a width a 2 , a refractive index difference Δa 2 , and a secondary cladding has a width a 3 and a refractive index difference Δa 3 .
사중 클래드 구조는 코어, 1차 클래드, 2차 클래드, 3차 클래드와 실리카 클래드 영역으로 구성되며, 해당 구조의 굴절률 분포는 각 영역의 폭과 굴절률로 결정된다. 코어는 폭이 b1이고 굴절률차가 Δb1이며, 1차 클래드는 폭이 b2이고 굴절률차가 Δb2이며, 2차 클래드는 폭이 b3이고 굴절률차가 Δb3이며, 3차 클래드는 폭이 b4이고 굴절률 차가 Δb4이다. 한편, 굴절률차 Δ는 (특정 영역의 굴절률 - 실리카 클래드 굴절률)/실리카 클래드 굴절률로 정의된다.The quadruple cladding structure is composed of core, primary cladding, secondary cladding, tertiary cladding and silica cladding regions, and the refractive index distribution of the structure is determined by the width and refractive index of each region. Core width bOneAnd the refractive index difference is ΔbOneThe primary cladding is b wide2And the refractive index difference is Δb2And the secondary cladding is b wide3And the refractive index difference is Δb3And the tertiary cladding is b wide4And the refractive index difference is Δb4to be. On the other hand, the refractive index difference Δ is the refractive index of the specific region Silica clad refractive index) / silica clad refractive index.
본 발명의 분산 기울기 보상용 광섬유의 실시예를 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the dispersion tilt compensation optical fiber of the present invention is as follows.
삼중 클래드 구조 분산 기울기 보상용 광섬유의 굴절률 분포와 광학적 특성은 다음과 같다.The refractive index distribution and optical characteristics of the triple clad structure dispersion slope compensation optical fiber are as follows.
코어 폭 a1은 1.09㎛이며, 코어 굴절률차 Δa1은 (코어 굴절률-실리카 클래드 굴절률)/실리카 클래드 굴절률로 계산하며 0.020172으로 계산되었고, 1차 클래드 폭 a2는 3.39㎛이며, 1차 클래드 굴절률차 Δa2는 -0.003117로 (1차 클래드 굴절률-실리카 클래드 굴절률)/실리카 클래드 굴절률로 계산된다. 2차 클래드 폭 a3는 3.29㎛ 이며, 2차 클래드 굴절률차 Δa3는 0.001779로 (2차 클래드 굴절률-실리카 클래드 굴절률)/실리카 클래드 굴절률로 계산되며, 분산은 -168.71(ps/nm-km) 이며, 분산기울기는 -0.59(ps/nm2-km) 이고, 모드필드경은 4.6㎛, 구부림 손실은 0.05 (32.5 φ, dB/1 turn)이다.The core width a 1 is 1.09 μm, the core refractive index difference Δa 1 is calculated as (core refractive index-silica clad refractive index) / silica clad refractive index, calculated as 0.020172, the primary clad width a 2 is 3.39 μm, and the primary clad refractive index The difference Δa 2 is calculated as -0.003117 (primary clad refractive index-silica clad refractive index) / silica clad refractive index. Secondary cladding width a 3 is 3.29 μm, and the secondary clad refractive index difference Δa 3 is 0.001779 (secondary clad refractive index-silica clad refractive index) / silica clad refractive index, dispersion is -168.71 (ps / nm-km) The dispersion slope is -0.59 (ps / nm 2 -km), the mode field diameter is 4.6㎛, the bending loss is 0.05 (32.5 φ, dB / 1 turn).
다음은 본 발명의 두번째 실시예로 사중 클래드 구조 분산 기울기 보상용 광섬유의 굴절률 분포와 광학적 특성은 다음과 같다.Next, as a second embodiment of the present invention, the refractive index distribution and optical characteristics of the quadrature clad structure dispersion slope compensation optical fiber are as follows.
코어 폭 b1은 1.49㎛이며, 코어 굴절률차 Δa1은 상술한 계산방식으로 하며 0.014096이고, 1차 클래드 폭 b2는 3.39㎛이며, 1차 클래드 굴절률차 Δa2는 -0.005571이며, 2차 클래드 폭 b3는 4.28㎛이고, 2차 클래드 굴절률차 Δa3는 0.002966이며, 3차 클래드 폭 b4는 6.29㎛이며, 2차 클래드 굴절률차 Δa4는 -0.010301이며, 분산은 -135.30(ps/nm-km) 이고, 분산 기울기는 -0.46 (ps/nm2-km)이며, 모드필드경은 4.8㎛, 구부림 손실은 0.05(32.5 φ, dB/1 turn) 이다.The core width b 1 is 1.49 μm, the core refractive index difference Δa 1 is 0.014096, the primary clad width b 2 is 3.39 μm, the primary clad refractive index difference Δa 2 is -0.005571, and the secondary cladding. The width b 3 is 4.28 μm, the secondary clad refractive index difference Δa 3 is 0.002966, the third clad width b 4 is 6.29 μm, the secondary clad refractive index difference Δa 4 is -0.010301, and the dispersion is -135.30 (ps / nm) -km), the dispersion slope is -0.46 (ps / nm 2 -km), the mode field diameter is 4.8㎛, the bending loss is 0.05 (32.5 φ, dB / 1 turn).
표2와 표3 각각 삼중 클래드 구조의 분산 기울기 보상용 광섬유와 사중 클래드 구조의 분산 기울기 보상용 광섬유의 길이, 분산과 분산 기울기 특성을 제시하였다.Tables 2 and 3 show the length, dispersion and dispersion slope characteristics of the dispersion slope compensation optical fiber of the triple clad structure and the dispersion slope compensation optical fiber of the quad clad structure.
표2는 삼중 클래드 구조의 분산 기울기 보상용 광섬유의 특성으로, 광섬유의 길이는 8~10km 일 경우 분산은 -133.68 ~ -168.71(ps/nm-km)이고, 분산 기울기는 -0.48 ~ -0.59 (ps/nm2-km) 이며, 분산과 분산 기울기의 비는 276.8~285.9의 결과를 보였다.Table 2 shows the characteristics of the dispersion slope compensation optical fiber with triple cladding structure.If the fiber length is 8 ~ 10km, dispersion is -133.68 ~ -168.71 (ps / nm-km) and dispersion slope is -0.48 ~ -0.59 ( ps / nm 2 -km), and the ratio of dispersion and dispersion slope was 276.8 ~ 285.9.
표3은 사중 클래드 구조의 분산 기울기 보상용 광섬유의 특성을 도시한 표로 표1과 표2, 표3을 비교해 보면 분산 및 분산 기울기가 상당히 유사함을 알 수 있다.Table 3 shows the characteristics of the dispersion slope compensation optical fiber of the quad clad structure. When comparing Tables 1, 2, and 3, the dispersion and dispersion slopes are very similar.
분산과 분산 기울기는 차이가 있으나 실제 광섬유 제조 후 분산 및 분산 기울기의 편차를 고려할 경우 허용 가능한 차이이다.Dispersion and dispersion slope are different, but it is acceptable when considering dispersion and dispersion slope after the actual fiber manufacturing.
도 3은 삼중 클래드 구조의 분산 기울기 보상용 광섬유의 파장에 따른 분산의 변화를 나타낸 그래프로 파장은 1.51~1.61㎛사이이며 삼중 클래드의 구조로 이루어진 광섬유의 길이는 8, 9 10㎞에 대하여 적용한 것이다.3 is a graph showing the variation of dispersion according to the wavelength of the dispersion slope compensation optical fiber of the triple clad structure, the wavelength is between 1.51 ~ 1.61㎛ and the length of the optical fiber consisting of the triple clad structure is applied to 8, 9 10km .
도 4는 사중 클래드 구조의 분산 기울기 보상용 광섬유의 파장에 따른 분산의 변화를 나타낸 그래프로 파장은 1.51~1.61㎛ 사이이며 사중 클래드의 구조로 이루어진 광섬유의 길이는 도 3과 같이 8, 9, 10㎞에 대하여 적용하여 측정한 것이다.4 is a graph showing the variation of dispersion according to the wavelength of the dispersion slope compensation optical fiber of the four-clad clad structure, the wavelength is between 1.51 ~ 1.61㎛ and the length of the optical fiber consisting of the four-clad clad structure as shown in Figure 3 8, 9, 10 It is measured by applying for km.
상술한 바와 같이, 본 발명은 파장 분할 다중화 광전송 시스템에서 사용되는 분산 기울기 보상용 광섬유에 관한 것으로 일반 단일 모드 광섬유를 전송로로 사용한 파장 분할 다중화 광전송 시스템의 누적된 분산과 분산 기울기를 보상하는 것이다. 본 발명의 분산 기울기 보상용 광섬유는 일반 단일 모드 광섬유 수준과 유사한 분산과 분산 기울기를 가지면서 모드필드경과 구부림 손실 특성도 정해진 수준을만족하며, 사중파 혼합현상을 방지하기 위해 분산 보상 후 누적 분산을 10 ps/nm 정도로 유지한다. 본 발명의 분산 기울기 보상용 광섬유는 8~10㎞의 길이로 누적 분산을 보상하기 위한 분산을 -130~-170(ps/nm-km)로 정하였고, 분산 기울기는 -0.48~-0.60 (ps/nm2-km)로 정하였다.As described above, the present invention relates to a dispersion slope compensation optical fiber used in a wavelength division multiplexing optical transmission system, and is to compensate accumulated dispersion and dispersion slope of a wavelength division multiplexing optical transmission system using a general single mode optical fiber as a transmission path. The dispersion slope compensation optical fiber of the present invention has a dispersion and dispersion slope similar to that of a general single mode optical fiber, and satisfies a predetermined level of mode field and bending loss characteristics, and cumulative dispersion after dispersion compensation to prevent quadruple mixing. Maintain about 10 ps / nm. The dispersion slope compensation optical fiber of the present invention has a dispersion of -130 to -170 (ps / nm-km) to compensate for the cumulative dispersion with a length of 8 to 10 km, and the dispersion slope is -0.48 to-0.60 (ps / nm 2 -km).
이상과 같이, 본 발명의 광섬유는 파장 분할 다중화 방식 광전송 시스템의 전송로로 일반 단일 모드 광섬유를 사용할 경우 전송로의 분산 뿐만 아니라 분산 기울기를 보상하므로, 향후 전송 용량 증대를 위해 신호 간 파장 간격을 줄여 다수의 신호를 전송하는 경우에도 시스템의 신뢰도를 유지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the optical fiber of the present invention compensates not only the dispersion of the transmission path but also the dispersion slope when the general single mode optical fiber is used as the transmission path of the wavelength division multiplexing optical transmission system, thereby reducing the wavelength gap between signals to increase transmission capacity in the future. Even when transmitting a large number of signals has the effect of maintaining the reliability of the system.
또한 사용되는 분산 기울기 보상용 광섬유의 길이는 8~10km로 전송로의 십분의 일 정도에 해당하므로 광전송 시스템에 설치가 용이한 효과가 있다.In addition, the length of the dispersion slope compensation optical fiber used is 8 ~ 10km, which corresponds to about one tenth of the transmission path, it is easy to install in the optical transmission system.
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