KR20020084113A - 분산 보상 모듈 및 그 내부의 모드 컨버터, 커플러 및분산 보상 광도파관 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분산 보상 모듈, 모드 컨버터, 커플러 및 분산 보상 광섬유에 관한 것이다. 상기 분산 보상 섬유는 LP02모드로 변환하는데 있어서 LP01모드로 전파하는 25 ㎞보다 더 긴 1550 nm 에서 LP02모드의 전송 도파관의 분산을 보상하기 위하여 일정 길이(일반적으로 0.5-3.0 ㎞) 로 전파할 수 있는 특성을 나타내도록 선택된 복수개의 코어 세그먼트, 굴절률 프로파일을 갖는다. 또다른 실시예에서, 분산 보상 모듈은 제2모드로 전파하는 분산 보상 섬유와 상호 연결된 제2모드로 제1모드를 변환하기 위한 반사 섬유 격자를 갖은 모드 컨버터를 갖는다. 상기 모드 컨버터는 제1섬유로부터 제1모드로 전파하는 광을 제2섬유, 및 제2섬유로 효과적으로 결합된 반사 섬유 격자로 효과적으로 결합하도록 채택된 커플러를 갖으며, 상기 격자는 제1모드에서 제2모드로 광을 변환할 수 있다. 또다른 실시예에 따라, 광섬유 커플러는 제1모드에서 전파상수를 갖는 제1섬유 및 제2전파상수를 갖는 커플러 내의 제2섬유를 갖도록 제공되며, 상기 제2섬유는 섬유의 융합 이전에 형성된 넥크-다운부를 포함하고, 상기 넥크-다운부는 제2섬유의 국부적인 전파상수가 실질적으로 제1전파상수와 정합되도록 형성되며, 그로인해, 제1모드 결합이 향상된다.

Description

분산 보상 모듈 및 그 내부의 모드 컨버터, 커플러 및 분산 보상 광도파관{DISPERSION COMPENSATING MODULE AND MODE CONVERTER, COUPLER AND DISPERSION COMPENSATING OPTICAL WAVEGUIDE THEREIN}
도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 원격통신 시스템(10)에서 사용된 분산 보상 섬유는 전송 섬유(12)의 불필요한 분산을 교정한다. 전송 섬유(12)는 큰 유효 면적(예를 들어, 〉60 ㎛2, 및 바람직하게는 70보다 더 크다)을 갖는 것이 바람직하며, 기본 모드(LP01)로 광신호를 전파한다. 전송 섬유의 예로는 Corning NY의 Corning Incorporated에 의해 제조된 LEAF광섬유가 있으며, 주로 약 1550 nm 동작 윈도우에서 동작하도록 설계되었다. 일부 시스템에서는, 모듈(11)내에서 보상이일어나며, 상기 모듈은 일정 길이의 분산 보상 (DC: Dispersion Compensating) 섬유를 수용하고 있다. 전송 섬유의 일부(13)는 모듈(11)에서 끝나서, DC 섬유로 결합된다. 분산 보상이 이루어진 후, DC 섬유는 다시 전송 섬유(12)로 결합되어, 신호는 전송 시스템(10)의 계속 이어져 있는 부분(14)을 따라 전달된다. 도 1은 간단한 시스템의 적절한 배치를 나타낸다. 통상적인 전송 시스템은 모듈, 애드/드롭 장치 등의 전후에 증폭기와 같은 그밖의 다른 장치를 포함한다.
미국특허 제5,185,827호에 개시되어 도 2에 도시된 하나의 솔루션은 전파성 도파관 소자를 포함함으로써 전송 섬유의 분산을 보상하며, 상기 소자는 고차 LP11모드로 광신호를 전송한다. 광 모드 컨버터는 전송 섬유에 의해 전달된 기본 모드로부터 고차 모드인 LP11모드로 입신호(入-)를 변환하는데 활용되며, LP11모드는 전파성 도파관 소자에 의해 유지 및 전달된다. 비슷한 방법으로, 일단 분산 보상이 이루어지면, 제2의 광 모드 컨버터는 광신호를 기본 모드(LP01)로 다시 변환한다. 그러나, LP11모드에서의 전송은 섬유의 순환을 이루는 지오매트리(geometry)에 있어서 미세한 결점으로 인해 다중 모드로 나눠질 수도 있다는 문제를 안고 있다. 이는 전송된 신호를 왜곡하는 바람직하지 않은 결과를 초래하게 된다.
따라서, 분산 보상 모듈에서 사용된 DC 섬유의 특성은 광 전송 시스템 전체의 수행에 매우 중요한 영향을 미친다는 점을 인지해야 한다.
본 출원은 2000년 2월 7일에 출원된 미국 예비특허출원 제 60/180,824호 및 2000년 7월 20일에 출원된 미국 예비특허출원 제 09/620,477호에 의거하여 우선권 주장한다.
본 발명은 광 도파관 섬유 및 광학 부품에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 분산 보상 모듈과 그와 함께 사용할 수 있는 모드 컨버터, 커플러 및 분산 보상 광 도파관 섬유에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 유용성을 보이기 위한 종래기술의 광 전송 시스템의 일부의 블록도이고,
도 2는 종래기술에 따른 광 모드 컨버터를 지닌 전파성 도파관 소자의 연결을 도시하는 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 분산 보상 모듈의 블록도이고,
도 4는 코어 및 클래드 세그먼트를 도시하는 본 발명에 따른 분산 보상 광섬유의 일부에 대한 사시도이며,
도 5 내지 도 11은 본 발명에 따라 제조된 다수개의 DC 광 도파관의 코어 반경 대 여러가지의 굴절률 프로파일 플롯팅 Δ%를 나타내는 그래프이고,
도 12는 본 발명에 따른 모드 컨버터, 커플러, 변환 섬유 및 분산 보상 섬유를 포함하는 분산 보상 모듈의 블록도이며,
도 13은 본 발명의 특징에 따른 모드 컨버터를 도시하는 부분 단면도이고,
도 14는 본 발명에 따른 모드 컨버터를 제조하는데 사용되는 여러가지 장치를 도시하는 부분 단면도이며,
도 15는 본 발명의 특징에 따른 변환 섬유의 코어 반경 대 굴절률 프로파일 플롯팅 Δ%를 나타내는 그래프이고,
도 16은 본 발명의 특징에 따른 커플러를 활용한 섬유의 스트립 및 스트레치된 부분을 도시하는 측면도이며,
도 17은 본 발명의 특징에 따른 변환 섬유의 제2실시예의 코어 반경 대 굴절률 프로파일 플롯 Δ%를 나타내는 그래프이고,
도 18은 본 발명의 또다른 특징에 따른 모드 컨버터의 또다른 실시예를 도시하는 부분 단면도이다.
본 발명의 제1실시예에 따라, 분산 보상 섬유로 사용하기에 적합한 광 도파관 섬유는 LP02모드에서 광 전파를 효과적으로 유지하도록 개선된 특성을 지니게 된다. 또 다른 섬유의 분산을 보상하도록 충분한 거리를 두어, 약 1550 nm의 파장에서 전파되며, 예를 들면, 광 전송 섬유가 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따라, 분산 보상 (DC) 도파관 섬유는 다수개의 코어 세그먼트를 포함하여 제공된다. DC 섬유의 굴절률 프로파일은 LP02모드가 약 1550 nm의 파장에서 유지되어 전파되는 특성을 나타내도록 선택된다. LP02모드로의 변환에 있어서, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 모든 섬유 모드 컨버터에 의하여, 바람직하게 입신호는 일정 길이(사용되는 전송 섬유에 따라 좌우되며, 일반적으로 약 0.5-3.0 ㎞)로 DC 섬유내에서 전파된다. 상기 DC 섬유는 전송 광 도파관(LP01모드로 전송되는 기본 섬유)의 분산 결과에 대하여 LP02모드를 보상하도록 설계된다.
분산 보정이 이루어지는 전송 도파관의 길이는 25 ㎞보다 더 길며, 통상적으로 약 50 ㎞ - 100 ㎞ 사이의 순서를 갖는다. 본 발명은 분산 보상을 이루도록 매우 짧은 세그먼트의 DC 섬유를 효과적으로 허용한다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 전송 섬유의 1/100th보다 작은 길이는 Corning사의 LEAF광섬유와 같은, 임의의 전송 섬유의 보상을 위해 요구될 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 따라, DC 광 도파관 섬유는 약 10 nm와 500 nm 사이의 카파값(kappa value)을 제시한다. 여기서, 카파는 약 1550 nm의 LP02모드에서의 분산 기울기에 의해 나누어진 약 1550 nm의 LP02모드에서의 분산의 비율이다. 더 바람직한 실시예에 따라, 상기 카파값은 약 30 nm 내지 70 nm 의 범위를 갖는다. 또다른 실시예에 따라, DC 도파관은 약 1550 nm에서 약 30 ㎛2보다 더 큰 유효 면적을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 약 60 ㎛2보다 더 크며, 더 바람직하게는 약 30 ㎛2내지 150 ㎛2사이이고, 가장 바람직하게는 약 50 ㎛2내지 90 ㎛2사이이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 섬유는 다수개의 적어도 3개의 코어 세그먼트를 포함하는 것이 바람직하다. 다수개의 세그먼트 중 제1 및 제3 세그먼트는 클래딩에 대하여 충분한 양의 코어의 굴절률을 갖도록 게르마늄과 같은 도펀트를 포함하여 소정된 Δ%를 갖는 것이 바람직하다. 선택적으로, 인(phosphorous)과 같은 임의의 다른 적당한 도펀트가 채용될 수 있다. 더구나, 불소(fluorine) 도핑 처리는 코어와 비교함으로써 제2의 코어 영역 및/또는 클래드 영역의 굴절률을 낮추도록 채용될 수 있다.
DC 섬유의 굴절률 프로파일의 지오매트리는 실질적인 거리(예, > 0.5 ㎞)에서 LP02모드의 전송을 가능하게 하도록 선택된다. 예를 들면, 구조, 즉, 다양한 세그먼트의 반경, 그 폭의 크기, 및 그 Δ%값은 본 명세서의 다수개의 예에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따라 선택된다.
하나의 바람직한 실시예에 따라, 도파관은 다음을 포함하는 구조를 포함한다:
(a) 약 3 ㎛ 내지 8 ㎛ 의 범위의 외부 반경 및 약 1.0 % 내지 2.5 % 의 범위의 Δ% 피크를 가지는 제1코어 세그먼트,
(b) 약 7 ㎛ 내지 13 ㎛ 의 범위의 외부 반경 및 약 0.3 % 내지 -0.5 % 의 범위의 Δ% 피크를 가지는 제2코어 세그먼트, 및
(c) 약 10 ㎛ 내지 20 ㎛ 의 범위의 외부 반경 및 약 0.2 % 내지 1.0 % 의 범위의 Δ% 피크를 가지는 제3코어 세그먼트.
다른 실시예 및 더 바람직한 값의 반경, Δ% 또는 그 조합은 본 명세서 및 첨부된 청구항에서 더 상세히 기재된다. 이러한 반경 및 Δ% 의 범위를 지닌 섬유는 LP02모드에서의 전송을 가능하게 해준다.
또다른 바람직한 실시예에서, 도파관 섬유는 다음을 포함한다:
(a) LP02모드에서 및 약 1550 nm에서 약 50 ㎛2내지 90 ㎛2의 범위에서의 유효 면적,
(b) 약 -50 내지 -400 ps/nm/㎞ 사이의 LP02모드에서 및 약 1550 nm에서 분산값, 및
(c) 약 -0.01 내지 -20 ps/nm2/㎞ 사이의 LP02모드에서 및 약 1550 nm에서 분산 기울기값.
다른 바람직한 값의 유효 면적, 분산, 분산 기울기, 카파 또는 그 조합은 본명세서 및 첨부된 청구항에 상세히 기재된다.
본 발명의 또다른 실시예에 따라, 분산 보상 광 도파관은 다수개의 코어 세그먼트, 굴절률 프로파일을 포함하며, 이는 약 30 ㎛2내지 150 ㎛2의 유효 면적을 가지도록 선택된 것이고, 여기서 분산 보상 광 도파관은 LP01모드에서 변환되는데 있어서, LP02모드에서 전송하는 일정 길이의 광의 분산을 보상할 수 있도록 약 1550 nm에서 충분한 거리로 LP02모드에서의 광을 전파할 수 있다. 바람직하게, LP01모드에서 전송하는 섬유는 약 25 ㎞보다 더 긴 길이를 가지는 장거리 도파관이다. 더 바람직하게, 전송 섬유는 Corning사의 LEAF광섬유와 같은 섬유이며, 상기 섬유는 LP01모드에서 약 65 ㎛2보다 큰 유효 면적을 가진다. DC 광 도파관은 약 0.5 ㎞ 내지 약 3 ㎞의 사이의 길이를 가짐으로써 콤팩트형 분산 보상 모듈 내에 편리하게 팩키지될 수 있도록 충분히 짧은 세그먼트를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또다른 실시예에 따라, 분산 보상 모듈은 제1모드에서 전파하는 광을 제2모드에서 전파하는 광으로 변환하도록 반사 섬유 격자를 포함하여 제공된다. 상기 모듈은 제1섬유와 결합하도록 채택된 커플러를 포함하는 것이 가장 바람직하며, 상기 제1섬유는 제2섬유와 함께 제1모드에서 광을 전파하도록 채택된다. 본 발명의 이러한 특징에 따라, 반사 섬유 격자는 커플러에 효과적으로 연결되며, 즉, 상기 섬유 격자는 제1모드에서 전파하는 광을 제2모드로 변화하도록 채택된다. 또다른 특징에 따라 보상 모듈에서, 상기 제2섬유는 커플러를 통해 사용가능하도록광학적으로 반사 섬유 격자에 연결할 수 있고, 제2섬유는 제2모드에서 광을 전파한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 제1섬유는 전송 섬유이고, 제2섬유는 분산 보상 섬유이다. 바람직하게, 제1모드는 LP01모드이고, 제2모드는 LP02모드이다.
바람직한 실시예에 따라, 분산 보상 모듈은 모드 컨버터와 분산 보상 섬유를 포함한다. 상기 모드 컨버터는 전송 도파관과 함께 효과적으로 연결될 수 있다, 즉, 전송 도파관은 제1모드에서 광을 전파하도록 채택된다. 모드 컨버터 내에는 제1모드를 제2모드로 변화할 수 있는 반사 섬유 격자가 있다. 분산 보상 섬유는 모드 컨버터에 효과적으로 결합되고, 상기 분산 보상 섬유는 전송 섬유의 분산을 보상하도록 제2모드에서 광을 전파하도록 채택된다.
본 발명의 또다른 실시예에 따라, 분산 보상 모듈은 제1모드에서 광을 전파하는 전송 도파관인 광 전송 도파관과 효과적으로 결합하도록 채택된 모드 컨버터를 포함한다. 상기 모드 컨버터는 제1모드를 제2모드로 변환하기 위해 채택된 반사 섬유 격자를 포함한다. 또한, 상기 모듈은 제2모드에서 광을 전파하도록 상기 모드 컨버터에 효과적으로 결합된 분산 보상 섬유를 포함한다. 또한, 상기 모듈은 제1모드에서 전파하는 광을 반사 섬유 격자로 결합시키는 커플러를 포함하는 것이 바람직하며, 이는 제2모드에서 전파하는 광을 분산 보상 섬유로 결합하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따라, 광 모드 컨버터는 제1섬유에서의 제1모드에서 전파하는 광을 제2섬유로 효과적으로 결합시키고 제2섬유에 반사 섬유 격자가 효과적으로 결합하도록 채택된 광섬유 커플러를 포함하여 제공되며, 상기 격자는제1모드에서 전파하는 광을 제2모드로 변환할 수 있으며, 여기서 제2섬유는 광섬유 커플러로부터 확장되어 제2모드에서 광을 전파하게 된다. 바람직하게, 제1섬유는 LP01모드에서 광을 전파하는 광 전송 도파관에 효과적으로 결합된 섬유 피그테일(fiber pigtail)이다. 가장 바람직하게, 상기 반사 섬유 격자는 LP01모드를 LP02모드로 변환한다. 즉, 예를 들면, 상기 섬유 격자는 광섬유 커플러를 통해 피그테일과 효과적으로 결합된다.
일실시예에서, 섬유는 DC 섬유와 반사 섬유 격자를 효과적으로 결합한다. 즉, 상기 DC 섬유는 LP02모드에서 광을 전파한다. 상기 반사 섬유 격자는 각 부분의 굴절률을 변경할 수 있도록 UV 방사에 노출된 다수개의 길이 방향의 공간 부분을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 길이 방향의 공간 부분은 반사 섬유 격자의 시점에서 종점까지의 3 % 까지의 차이를 갖는 간격에 놓여진다. 더 넓은 격자 대역폭이 사용되면 더 넓은 공간의 변화가 활용됨을 알아야 한다. 본 명세서는 섬유 격자가 사용된 바람직한 변환 섬유의 다양한 특성을 기재하고 있다. 일실시예에서, 변환 섬유는 붕소, 게르마늄 및 인이 도핑 처리된 석영을 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따라, 광섬유 커플러는 제1 및 제2의 섬유의 (특정 모드에서) 전파 상수로 제공되며, 그 안에서 융합 이전에 섬유 중 하나의 일부분을 스트레칭함으로써 정합된다. 더 상세하게, 제1모드에서 제1전파상수를 가지는 커플러 내부에 제1광섬유를 포함하는 커플러, 및 커플러 내부에 제2섬유로서, 상기 제2섬유는 제1전파상수와 다른 제1모드에서 및 변형되지 않은 부분에서 제2전파상수를 지니며, 제2섬유는 섬유의 융합 이전에 형성된 유리 부분상에 형성된 넥트-다운(necked-down) 부분을 포함하고, 상기 넥트-다운 부분은 넥트-다운 부분에서 제3전파상수가 실질적으로 제1전파상수와 정합되는 크기를 가지며, 여기서 제1모드에서의 섬유들 사이의 광 결합은 향상된다. 분산 보상 모듈 및 모드 컨버터에 있어서, 더 상세하게, 그 안에 포함된 커플러 및 다양한 섬유는 첨부된 개시물, 청구항 및 도면에 기재되어 있다.
정의
하기 정의는 본 분야의 통상적 용어이다.
- 굴절률 프로파일은 굴절률과 도파관 섬유 반경 사이의 관계에 대한 플롯이다. 일반적으로 하기 정의된 바와 같이 Δ%로 표기된다.
- 세그먼트된 코어는 도파관 중심라인으로부터 방사상 거리에 놓인 적어도 제1 및 제2의 도파관 코어 세그먼트를 가지는 것이다. 각 세그먼트는 각각의 굴절률 프로파일을 가진다.
- 코어 세그먼트의 반경은 세그먼트의 각 시점 및 종점에서의 개별 굴절률로 한정된다. 예를 들면, 도 5는 여기에서 사용된 반경 R1, R2 및 R3 의 정의를 나타낸다. 제1의 굴절률 세그먼트(18)의 반경 R1은 도파관 중심라인에서부터 프로파일이 바로 다음의 인접 세그먼트의 맨 안쪽의 접선으로 추정되는 부분과의 교점까지의 길이이다. 제2의 세그먼트(19)의 외부 반경 R2는 중심라인에서부터 제3코어 세그먼트의 내부 반경의 접선으로 추정된 에지 부분과 제2세그먼트의 가장 외곽 부분과의 교점에서 제2세그먼트의 가장 외곽의 방사 지점까지의 거리이다.제3세그먼트(20)의 외부 반경 R3은 중심라인에서부터 제3코어 세그먼트의 하강 접선 부분이 제로 Δ%와 교차하는 반경 부분까지의 거리이며, 예를 들면, 활용된 추가적인 세그먼트가 있다. 각 세그먼트(18, 19, 20)의 폭은 반경 R1, R2-R1, 및 R3-R2에 대하여 각각 측정된다.
- 유효면적은 Aeff=2π(∫E2rdr)2/(∫E4rdr)이며, 적분범위는 0에서 ∞까지이고, E는 광이 전파된 모드와 관련된 전기장이며, r은 적분 범위내의 반경이다.
- 용어 Δ%는 방정식 Δ%=100×(ni 2-nc 2)/2ni 2로 정의되며 굴절률의 상대적인 측정을 나타내며, ni는 프로파일을 따라 임의의 영역 i에서의 굴절률이고, nc는 특별히 규정되지 않는 한, 클래딩 영역의 굴절률이다.
본 발명의 이점은 DC 도파관 섬유가 종래의 DC 섬유보다 더 큰 유효 면적을 가짐으로써 더 낮은 비선형성을 제공한다는 것이다. 이러한 높은 유효 면적은 LP02모드에서 광 전송에 의해 이루어진다. 이는 신호 전송에서 비선형성을 줄이는 유용한 결과를 갖게 된다.
본 발명의 또다른 이점은 DC 도파관 섬유가 고차 LP02모드에서 광신호를 전파하여 높은 음의 분산과 음의 기울기를 가지게하며, 그로인해 더 짧은 길이의 DC 섬유에 대한 보상을 가능하게 한다는 것이다. 예를 들면, LEAF광섬유를 사용하는 바람직한 실시예에서, 요구되는 DC 섬유의 길이는 전송 섬유의 길이의 1/100th보다 작게 된다. 이는 DC 섬유의 길이를 더 짧게 하여, 소형의 DC 모듈과 마찬가지로 손실을 줄이게 된다. 특히, LP02전송 모드가 원형 대칭(심지어 대칭 모드)을 이루기 때문에, 섬유에서 원형 변형률에 대해선 매우 관대하게 적용된다. 본 발명인 분산 보상 섬유는 광범위 파장(큰 대역폭) 및 낮은 감쇠를 지닌 그와 같은 장치에서의 사용을 가능하게 해준다.
따라서, 본 발명은 종래기술의 LP11모드에서 전송이 전파될 때에 모드가 나눠지는 문제를 해결한다.
본 발명의 또다른 실시예의 이점은 모드 분산 및 분산 보상이 모든 섬유에서 기본적으로 이루어질 수 있어서, 소형, 견고성 및 비용 절감의 모드 변환 및 분산 보상을 가능하게 해준다는 것이다.
본 발명의 그밖의 특징 및 이점은 하기된 상세한 설명, 청구항 및 첨부도면을 참조함으로써 명백해질 것이다.
본 발명의 하나의 특징에 따라 분산 보상 광 도파관(15)은 본 명세서의 도 3 내지 11에 잘 도시되어 있다. 도 3과 관련하여, Corning사의 LEAF광섬유와 같은 전송 섬유(13)의 주요 부분을 포함하는 높은 통신속도를 갖는 원격통신시스템(10')의 일부가 도시되어 있으며, 양의 색 분산 및 양의 분산 기울기를 나타낸다. 상기 전송 섬유는 분산 보상 모듈(11')에서 종단되고, 새로운 전송부(14)는 분산 보상 모듈에서 시작한다. 상기 모듈(11') 이전의 부분(13)은 섬유의 분산 특성이 분산 보상이 바람직한 지점까지 신호을 왜곡하기에 충분한 길이를 갖는다. 예를 들면, (13) 부분의 길이는 약 25 ㎞보다 더 크며, 더 바람직하게는 약 50 ㎞ - 100 ㎞ 또는 그 이상의 순서에 놓이게 된다. 예를 들어, 시스템은 임의의 특정 전송 세그먼트를 따라 다양한 부분에서 많은 분산 보상 모듈(11')을 포함한다.
특히, 도 3에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 분산 보상 모듈(11') 내에서 모드 컨버터(16a)는 기본 LP01모드와 같은 제1모드를 변환하고, 그 안에서 전송되어, 전송 섬유의 제1세그먼트(13)에 의해 제2의 고차 LP02모드로 전파된다. 그리고나서 상기 신호는 분산 보상된 섬유(15)에서 DC 섬유(15)의 적당한 길이를 통해 충분한 거리로 LP02모드에서 전파되며, 이는 이전의 전송 섬유 부분(13)에 의해 야기된 분산에 대한 부분적 또는 완전한 보상을 이룬다. 상기 섬유(15)는 스풀 또는 실린더 (17)에 권선되거나, 단순하고 소형의 모듈 구조를 형성하기 위해 모듈(11)에 적절히 장착된 홀더와 같은 다른 장치에 권선된다. 큰 분산 기울기 보상은 LP02모드에서 전파함으로써 유용하게 가능하며, 분산 보상을 이루기 위해 더 작은 길이의 DC 섬유(15)가 요구된다. 통상적으로, LP02모드가 예를 들어 LEAF광섬유의 분산 결과를 보상하도록 사용될 때 0.5 ㎞ 내지 3.0 ㎞의 DC 섬유(15)는 분산 보상을 이루는데 바람직하다.
상기 DC 광섬유(15)에 대한 모재는 본 기술분야에서 잘 알려진 방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 이는 OVD, PCVD, MCVD 및 VAD와 같은 CVD(chemical vapor deposition) 기술을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 슈트 모재(soot preform)는 본 발명에 따른 소정된 굴절률 프로파일을 갖는 OVD 기술을 사용하여 제조된다. 이러한 슈트 모재는 병합로로 병합되어 당업자에게는 잘 알려져 있는 DC 도파관(15)으로 인발된다. 바람직한 특징에 따라, 코어부 즉, 여기에 프로파일로 정의되고 대부분의 광신호를 전송하는 부분은 블랭크로 준비되어(또한 코어관으로 언급되기도 함) 병합되며, 다시 병합되어 광 도파관으로 인발되는 결과로서 발생되는 모재를 형성하기 위해 석영 슈트로 오버클래드한다. 여기 개시되어 있는 코어 프로파일은 제1코어관이 인발되는 여러 단계의 방법에서 나타날 수 있고, 또다른 코어 세그먼트가 데포짓(deposite)되고, 병합되어 다시 코어관으로 인발된다.
본 발명에 따라, DC 광섬유(15)는 다음 특징들을 포함한다. 첫째, 상기 섬유는 다수개의 코어 세그먼트를 포함하는 것이 바람직하며, 도 4에 잘 도시되어 있는 바와 같이 적어도 제1, 제2 및 제3의 방사상 세그먼트(18, 19 및 20)와 같은 3개의 세그먼트를 포함하는 것이 바람직하다. 제1, 제2 및 제3의 세그먼트(18, 19 및 20)는 일반적으로 소위 물리적 코어(26)라 한다. 상기 제1의 코어 세그먼트(18)는 거의 연속적인 길이의 로드(rod)의 형상을 가지는 반면, 제2 및 제3의 코어 세그먼트(19, 20)는 각각 상기 로드를 둘러싸는 거의 연속적인 길이의 실린더의 형상을 가지며, 그 방사상 벽의 정해진 폭의 크기를 가진다. 또한, 본 발명에 따라상기 DC 도파관(15)은 클래드 부분(24)을 포함한다. 이러한 클래드 부분(24)은 순수 석영으로 이루어지는 것이 바람직하며, 일반적으로 전술된 바와 같이 Δ%를 결정하기 위한 기반을 형성한다. 도 4 및 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 일실시예에 대해 상기 코어 세그먼트(18, 19 및 20)는 정해진 집합물에서 다양한 도펀트의 추가로 모재를 형성하는 동안의 다양한 단계에서 생성된다. 예를 들면, 세그먼트(18 및 20)는 게르마늄 및 석영을 포함하는 것이 바람직하다. 세그먼트(19)는 실질적으로 제로의 Δ%를 나타내도록 도펀트 처리되지 않은 것이 바람직하다. 선택적으로, 상기 세그먼트(19)는 일부 미세한 양의 게르마늄을 포함할 수도 있다. 선택적인 실시예에서, 불소는 제2세그먼트(19)의 도프 처리를 조금 낮추기 위해 추가될 수 있다. 클래딩(24)은 순수 석영으로 이루어지는 것이 바람직하다. DC 섬유(15)는 그 프로파일 특성 때문에 LP02모드의 전파가 가능하도록 그 소정된 특성을 달성한다. 또한, 또다른 특징으로, 본 발명에 따른 상기 DC 섬유(15)는 LP11모드에서 전파할 수 있다.
특히, 제1특징에 따라, 상기 섬유는 다수개의 코어 세그먼트, LP02모드에서 신호를 전파할 수 있는 특성을 나타내도록 선택된 굴절률 프로파일을 포함한다. 제2의 고차 LP02모드로 변환하는데 있어서, 전송 광 도파관(13)(도 3)의 들어오는 부분의 분산을 보상하도록 상기 신호는 (바람직하게 0.5 ㎞ - 3.0 ㎞의 적절하게 선택된 길이의 섬유를 통해) DC 광 도파관(15)에 의해 충분한 거리로 전송된다. 통상적으로, 상기 부분(13)은 25 ㎞보다 더 길며, 제1의 저차 LP01모드에서 광을 전파한다.
하나의 바람직한 특징에 따라, DC 도파관(15)은 약 10 nm 내지 약 500 nm 사이의 카파값 K를 제시한다. 카파 K는 1550 nm에서 LP02모드에서의 분산 대 1550 nm에서 LP02모드에서의 분산 기울기의 비율로 정의된다. 더 바람직하게, 상기 값 K는 약 30 nm 내지 70 nm의 범위를 갖는다.
본 발명의 또다른 특징에 따라, DC 도파관(15)은 약 30 ㎛2보다 더 큰 유효 면적을 포함하며, 약 1550 nm에서와 LP02모드에서 약 60 ㎛2보다 더 큰 유효 면적을 포함하는 것이 더 바람직하다. 바람직하게, 상기 유효 면적은 약 30 ㎛2내지 150 ㎛2의 범위를 가지며, 1550 nm에서 약 50 ㎛2내지 90 ㎛2의 범위를 가지는 것이 더 바람직하다.
상기 DC 섬유(15)는 약 1550 nm 에서와 약 -10과 -1000 ps/nm/㎞ 사이의 LP02모드에서 분산값을 나타내며, 더 바람직하게는 약 -50과 -400 ps/nm/㎞ 사이이다. LP02모드에서와 1550 nm에서 DC 섬유(15)의 분산 기울기 값은 -0.01보다 작은 것이 바람직하고, 약 -0.01과 -20 ps/nm2/㎞ 사이인 것이 더 바람직하며, 약 -1.0과 -10 ps/nm2/㎞ 사이인 것이 더 바람직하다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 DC 도파관(15)은 하기의 물리적인 크기를 가지는 적어도 3개의 코어 세그먼트를 나타내는 것이 바람직하다. 제1의 코어 세그먼트(18)는 약 3 ㎛ 내지 9 ㎛의 범위에서 외부 반경 크기 R1을 가지며, 약 4 ㎛ 내지 8 ㎛가 더 바람직하다. 제2의 코어 세그먼트(19)는 약 2 ㎛ 내지 8 ㎛의 범위에서 폭 크기 (R2-R1)을 가지며, 약 4 ㎛ 내지 6 ㎛가 더 바람직하다. 바람직하게, 제2의 코어 세그먼트(19)는 약 10 ㎛ 내지 20 ㎛ 사이의 외부 반경 R2을 가지며, 약 7 ㎛ 내지 13 ㎛가 더 바람직하다. 제3의 코어 세그먼트(20)는 약 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위에서 폭 크기 (R3-R2)을 가지며, 약 4 ㎛ 내지 8 ㎛가 더 바람직하다. 제3세그먼트의 외부 반경 R3는 약 10 ㎛ 내지 25 ㎛ 사이가 바람직하며, 약 12 ㎛ 내지 18 ㎛가 더 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 제1의 코어 세그먼트(18)는 약 1.5 %보다 큰 굴절률 피크 Δ% n1을 포함하며, 2.0 %보다 큰 것이 더 바람직하다. 상기 제1의 코어 세그먼트의 피크 Δ% n1은 약 1.0 % 내지 2.5 % 사이의 범위를 가지며, 1.5 % 내지 2.5 % 가 더 바람직하다. 도 4의 실시예에서, 제1의 코어 세그먼트(18)는 DC 도파관(15)의 중심라인에서 약 1.0보다 작은 Δ% 및 1 ㎛보다 큰 반경 지점에서 Δ% 피크(바람직하게 1.5 % 보다 더 크다)를 나타낸다. 상기 제1의 코어 세그먼트(18)는 약 1 ㎛ 내지 3 ㎛ 사이에 위치한 피크 Δ% 를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제2세그먼트(19)는 제로보다 큰 피크 Δ%n2를 나타내는 것이 바람직하다. 그러나, -0.5 % 이상이고 약 0.3 %보다 작으며, 더 바람직하게는 -0.1 % 보다 크고 0.3 %보다 작은 n2는 또한 소정된 특징을 제공할 것이다. 제3의 코어 세그먼트(20)는 약 0.2 % 내지 1.0 % 사이의 범위에서 Δ% n3를 포함하는 것이 바람직하며, 0.3 % 내지 0.6 % 사이가 더 바람직하다.
모든 경우에 있어서, 제1의 코어 세그먼트(18)의 피크 Δ% n1은 제3의 코어 세그먼트(20)의 피크 Δ% n3보다 더 큰 것이 바람직하다. 더나아가, 제3세그먼트의 피크 Δ% n3은 제2의 코어 세그먼트(19)의 피크 Δ% n2보다 더 큰 것이 바람직하다. 제1, 제2, 및 제3의 코어 세그먼트의 피크 Δ% 는 모두 제로이상이다.
아래 표 1은 예를 들어, 분산 보상 모듈 내에 있는 고차 LP02모드의 전송을 가능하게 하는 특성을 가지는 본 발명에 따라 제조된 다수개의 DC 도파관 섬유(15)의 예를 나타내고 있다. 하기 예들은 실례일 뿐이고, 여기 개시된 것과 유사한 특징을 가지는 광범위하게 다양한 변형이 DC 도파관 섬유(15) 내에서 LP02모드에서 광신호의 전파를 가능하게 하며, 이는 분산 보상을 이루기 위함이다.
예제수 1550 nm 에서와 LP02에서의 분산(ps/nm/㎞) 카파(nm) 1550 nm 에서와 LP02에서의유효 면적(㎛2)
1 -941 34 94
2 -490 58 92
3 -109 48 69
4 -103 54 79
5 -125 53 64
6 -183 69 92
7 -171 87 147
도 6 내지 도 11은 Δ% 의 다수개의 추가적인 프로파일 플롯 대 상기 목록의 예제수에 대한 반경 크기를 나타내고 있다. 도 6, 7, 8 및 9는 각각 예제수 1, 2, 4 및 5에 관한 것이다. 도 10 및 11은 각각 예제수 6 및 7에 관한 것이다. 도 4는 예제수 3에 관한 것이다. 각각의 프로파일 플롯 6 내지 9는 LP02모드에서 광을 전파할 수 있기 위한 도 4와 관련하여 전술된 바와 같은 특성을 나타낸다.
도 10은 전송 시스템(110)에서 전송 섬유(113)의 분산을 보상하기에 바람직한 DC 섬유(115)의 또다른 실시예(예제6)을 도시하며, 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같다. 상기 섬유(115)는 약 3 ㎛ 내지 9 ㎛ 범위의 외부 반경 R1을 가지는 제1의 코어 세그먼트(118), 더 바람직하게는 약 4 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위, 가장 바람직하게는 약 6 ㎛를 포함한다. 상기 제1세그먼트는 1.5 % 보다 및 더 바람직하게는 2.0 % 보다 큰 Δ% 피크를 갖는다. 상기 섬유 내의 제2의 코어 세그먼트(119)는 약 7 ㎛ 내지 13 ㎛ 범위의 외부 반경 R2을 가지며, 더 바람직하게는 약 10 ㎛ 내지 12 ㎛ 범위, 가장 바람직하게는 약 11 ㎛를 가진다. 상기 제2세그먼트(119)는 약 0.3 % 내지 -0.5 % 사이의 범위에서의 Δ% 피크를 포함하며, 더 바람직하게는 0.3 % 내지 0.1 %, 가장 바람직하게는 약 0.2 % 의 범위를 포함한다. 바람직하게, 상기 섬유(115) 내의 제3의 코어 세그먼트는 약 10 ㎛ 내지 25 ㎛ 범위의 외부 반경을 가지며, 더 바람직하게는 약 14 ㎛ 내지 20 ㎛ 범위, 가장 바람직하게는 약 17 ㎛를 가진다. 바람직하게 상기 제3세그먼트(120)는 약 0.2 % 내지 0.8 % 사이의 범위에서의 Δ% 피크를 포함하며, 더 바람직하게는 0.3 % 내지 0.7 %, 가장 바람직하게는 약 0.5 % 내지 0.6 %의 범위를 포함한다. 상기 섬유는 세그먼트(118, 119 및 120)에서 게르마니아 도핑 청리된 석영을 포함한다. 즉, 상기 분량은 다양한 Δ% 를 이루도록 각 세그먼트에 있어서 변화된다.
도 11은 본 발명에 따른 분산 보상 섬유(115)의 또 다른 실시예의 굴절률 프로파일을 도시하며, 특히 도 12와 관련하여 개시된 모드 컨버터(116a, 116b)와 함께 효과적으로 사용할 수 있다. 따라서, 상기 프로파일은 도 11 및 12 모두와 관련하여 상세히 설명될 것이다. 전술된 바와 같이, 상기 DC 섬유(115)는 제1의 코어 세그먼트(118), 제2의 코어 세그먼트(119) 및 제3의 코어 세그먼트(120)와 최종 코어 세그먼트를 둘러싸는 클래드부(124)를 포함하는 프로파일을 포함한다. 상기 세그먼트(118, 119 및 120)의 Δ% 와 바람직한 반경은 도 11에 개시되어 있다. 그러나, 섬유의 이러한 실시예에서, 상기 제1의 코어 세그먼트(118)는 더 낮은 Δ%를 지닌 서브-세그먼트(125)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1세그먼트(118)는 약 4 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위에서 외부 반경 R1 및 약 1.5 % 보다 더 큰 Δ% 피크를 가지는 것이 바람직하다. 상기 제1의 코어 세그먼트(118) 내의 서브-세그먼트(125)는 약 3 ㎛ 내지 6 ㎛ 범위에서 내부 반경 Ri 및 약 0.6 % 내지 1.4 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 것이 바람직하며, 약 0.8 내지 1.2 % 의 범위를 가지는 것이 더 바람직하다. 상기 제1세그먼트에서 스텝 또는 서브-세그먼트(125)는 DC 섬유(115)의 프로파일이 커플러(128)와 DC 섬유(115) 사이 또는 변환 섬유(132)와 DC 섬유 사이를 상호 연결하는 기능을 제공하는 섬유 연결자(126)에 잘 정합되도록 제공된다. 상기섬유 연결자는 LP02모드로 광을 DC 섬유(115)로 및 DC 섬유(115)에서 커플러 및 변환 섬유(132)로 전파한다. 따라서, 연결자(126)는 커플러와 DC 섬유(115)사이의 광신호를 전송함으로써 상호연결 기능을 제공한다. 섬유 연결자와 DC 섬유의 프로파일 정합은 손실을 줄이고 접합에 있어서 모드 결합을 줄여준다.
도 12 및 13에 도시된 바와 같이, 모드 컨버터(116a, 116b)는 DC 모듈(111) 내에 적절하게 놓여져 있다. 상기 실장(packaging)은 적절한 형상을 지닌다. 선택적으로, 컨버터(116a, 116b)는 분할되어 실장되고, 임의의 편리한 수단에 의해 DC 섬유 및 전송 섬유 또는 다른 컴포넌트에 상호연결된다. 각 모드 컨버터(116a, 116b)는 증폭기(121)로 또는 직접 전송 섬유(113, 114)로 상호연결되거나 접합되는 피그테일(130)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 피그테일(130)은 종래의 접합 기술에 의해 DC 섬유(115)로 상호연결된다. 즉, 상기 접합은 도 12에서 X로 표시된 곳을 말한다. 임의의 경우에 있어서, 모드 컨버터(116a, 116b)는 전송 섬유 및 DC 섬유(115)로 효과적으로 연결된다. 상기 전송 섬유로의 효과적인 연결은 증폭기 스테이지(117)를 통한다. 그러나, 본 발명에 따른 모드 컨버터는 제1모드에서 제2모드로 변환이 이루어지는 다수개의 응용에서 사용할 수 있다는 것을 인지해야 한다. 상기 DC 섬유(115)에 대한 효과적인 연결은 섬유 연결자(126)를 통하게 된다.
이제 도 13과 관련하여, 본 발명의 일실시예에 따른 모드 컨버터(116a, 116b)를 상세히 도시한다. 모드 컨버터는 적절한 방법으로 실장되어 DC 모듈(111)내의 실장되지 않은 서브 어셈블리가 될 수 있음을 인지해햐 한다. 도 13과 관련하여, 하나의 모드 컨버터(116a)의 상세도가 개시되어 있다. 모드 컨버터(116b)도 유사한 구조로 이루어져 있다. 즉, 여기에서 차이점은 반사 섬유 격자의 방향뿐이다. 상기 컨버터(116a)는 증폭기 스테이지(예 121) 또는 입전송 섬유(예 113)와 같은 다른 컨포넌트에 효과적으로 결합하기 위하여 접합할 수 있도록 채택된 피그테일(130)을 포함한다. 상기 피그테일(130)은 적절한 섬유로 제조된다. 하나의 바람직한 피그테일 섬유는 Corning NY의 Corning사의 SMF-28TM과 같은 단일 모드 섬유이다. 상기 피그테일(130)은 광커플러(128)에 상호연결된다. 또한 상기 커플러(128)는 섬유 연결자(126)에 상호연결된다. 상기 섬유 연결자(126)는 커플러(128)를 DC 섬유(115)로 결합하여 상호연결하는 기능의 섬유이다. 또한, 이러한 섬유 연결자(126)는 반사 브래그 격자(134)를 포함하는 변환 섬유(132)에 광학적으로 결합된다. 상기 커플러(128)는 섬유 피그테일(130)에서와 같은 제1섬유에서 전파하는 광을 변환 섬유(132)와 같은 하나 이상의 섬유로 결합하기 위한 것이다.
이러한 경우에, 상기 커플러(128)는 LP01모드와 같은 기본 모드 또는 저차 모드와 같은 제1모드에서 전파되는 광을, 피그테일(130)에서 반사 격자(134)에 의해 LP02모드에서 전파하는 광으로 변환되는 변환 섬유(132)로 효과적으로 결합한다. 컨버터의 바람직한 실시예에서, 상기 광신호는 변환 섬유(132)에 새겨진 반사 섬유 브래그 격자(134)에 의해 커플러(128)로 되반사된다. 그리고나서, 상기 커플러(128)는 LP02모드에서 전파하는 광신호를 섬유 연결자(126)로 효과적으로 연결한다. 이러한 섬유 연결자(126)는 LP02모드로 전파하는 DC 섬유(115)와 효과적으로 결합하여 상호연결되며, 상기 DC 섬유는 도 5 내지 11에 개시된 것과 같은 굴절률 프로파일을 나타내는 것이 바람직하다. 도 13 및 18은 섬유 연결자(126)와 변환 섬유(132)와의 효과적인 연결을 나타내는 커플러 어셈블리의 다수개의 실시예를 도시한다. 상기 연결자(126)와 변환 섬유(132)는 도 13에 도시된 바와 같은 동일한 섬유 또는 도 18에 도시된 바와 같이 함께 접합된 섬유로 분리될 수 있다. 바람직하게, DC 섬유를 통해 적절한 거리를 전송하는데 있어서, 전송 섬유(113)의 분산의 일부 또는 모두가 보상된다.
일실시예에서, 도 14에 가장 잘 도시된 바와 같이, 커플러(116a)는 피그테일(130), 바람직하게는 단일 모드 섬유를 4 % - 8 % 의 붕소 도핑 처리된 석영 유리로 제조된 파이프식 유리관 슬리브(136)로 삽입함으로써 제조된다. 상기 슬리브(136)는 약 70-72 mm의 길이, 약 0.27 mm의 내부 직경 크기 및 약 2.6 mm의 외부 직경 크기를 가진다. 또한, 섬유 연결부(126)로 구성된 섬유(131)를 통한 경로는 상기 관 슬리브(136)를 통해 삽입되어, 스트립부는 피그테일(130)에 인접하여 적당하게 장착된다. 상기 슬리브(136)는 슬리브(136)의 각 끝단에 고정되어 필요에 따라 풀어서 제거할 수 있는 이동성 척(chuck) 부재(142a, 142b)에 의해 고정된다. 상기 슬리브(136)를 통해 전체적으로 통과하는 섬유(131)는 거기서 스트립된 보호성 폴리머 코팅(133)을 갖는 단부(137)를 포함한다. 상기 단부(137)에서 드러나는유리는 길이방향으로 이동하는 버너에 의해 열이 가해지고 텐션하에서 당겨지며, 이는 슬리브(136)로 삽입되기 이전 및 섬유(130, 131)의 융합 이전이 바람직하며, 그로인해 넥크-다운(necked-down)부 내에 대략적인 상수 크기의 넥크-다운부(138)를 형성한다. 상기 넥크-다운부(138)는 섬유(131)의 유리부분의 최초 직경의 약 30 % 와 약 60 % 사이인 것이 바람직하며, 관 슬리브(136) 길이보다 약간 더 짧은 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 섬유 연결자(126)는 변환 섬유(132)와 같은 프로파일이고, 함께 섬유(131)를 통하는 경로를 구성한다.
필요한 넥크 다운의 양은 예를 들어 피그테일(130)인 제1섬유의 전파 상수 β에 따라 결정된다. 상기 넥크 다운 영역(138)에서 제2섬유(131)의 전파 상수 β가 1550 nm 및 LP01모드에서의 제1섬유(130)의 전파 상수 β와 대략적으로 정합될 때까지, 제2섬유(131)는 본질적으로 길이방향으로 이동하는 메탄(methane)/산소 프레임 하에서 정확하게 스트레치된다. 상기 스트레칭 및 넥크 다운은 코어 직경에 영향을 주어 전파 상수 β에도 영향을 미친다. 다른 굴절률 프로파일을 지닌 두개의 섬유(130, 131) 사이의 LP01모드에서 전파 상수를 정합시키는 것은 섬유 사이의 LP01모드 결합을 향상시키고, 그로인해 결합 손실을 최소화시킨다.
그리고나서, 상기 섬유(130, 131)는 섬유(130)의 한 끝단과 넥크 다운부(138)를 포함하는 슬리브(136) 내에 적절히 안착되어, 상기 슬리브(136)는 메탄 및 산소 링 형태의 프레임 버너와 같은 버너(140)에 의해 국부적으로 열이 가해진다. 어셈블리에 열이 가해지는데 있어서, 상기 슬리브(136)는 섬유(130, 131)위로 무너지며 그들과 함께 융합된다. 유리 천이 온도에서 섬유 및 슬리브(136)를 유지하는 동안, 척 부재(142a, 142b)는 모니터된 결합이 목표 치수에 도달할 때까지 슬리브(136)의 각 끝단을 고정시키는 동안 분리된다. 이는 약 5 mm 와 15 mm 사이의 분할에 대한 증가를 취하는 것이 바람직하다. 상기 척 부재(142a, 142b) 및 열소자는 제거되고 그 결과로 발생된 커플러(128)는 도 13에 도시된 바와 같이 형성되며, 여기서 여러 섬유(130, 131)는 커플러(128)의 중심 영역에서 함께 융합된다. 본 실시예에서 섬유 연결자(126)와 컨버터 섬유(132)로 사용된 섬유는 도 15 또는 도 17에 도시된 바와 같은 프로파일을 나타내는 것이 바람직하다. 접착성 또는 다른 플롯 합성물(139)은 섬유(130, 131)를 보호하도록 각 끝단부에 제공된다. 본 발명의 커플러는 섬유(126 및 130)가 특정 파장에서 부정합된 전파 상수를 가지는 것과 같은 임의의 섬유에 적용될 수 있다. 더구나, 비록 넥킹 다운 특징을 이루는 한가지 방법이 설명되어 있지만, 플루오르화수소산 산성 술루션(hydrofluoric acid solution)으로 에칭하는 것과 같이 실행 가능한 그밖의 방법도 적용될 수 있다.
예를 들면, 도 18에서 섬유 피그테일(330)은 섬유를 통하는 경로로서 기능을 하는 DC 섬유(315)로 결합하며, 상기 DC 섬유는 도 10 또는 11과 관련하여 개시된 것과 동일한 것이 바람직하다. 상기 섬유(315)는 접합부 "a"에서 반사 섬유 격자(334)를 가진 컨버터 섬유(332)와 접합된다. 상기 변환 섬유(332)는 도 15 또는 17의 하나와 관련하여 개시된 프로파일을 가지는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 섬유 연결자(326)는 DC 섬유이고, 접합부 "b"에서 상기 DC 섬유는 임의의 형태의 홀더(미도시)에 장착된 DC 섬유(315')와 동일하게 접합되는 것이 바람직하다. 상기 커플러(328)는 도 14와 관련하여 전술된 바와 같이 제조된다. 더 상세하게 말하면, 커플러에 대한 제조 방법은 여기서 참고용인 미국특허번호 제 5,295,211에 기재되어 있다.
도 15는 제1실시예의 컨버터 섬유(132)의 프로파일이 도시되어 있다. 또한, 이러한 섬유는 섬유 연결자 또는 섬유를 통하는 경로로 사용될 수 있다. 이러한 경우에 있어서 상기 DC 섬유(115)에 부착된 섬유는 섬유(131)를 통과하는 경로이고 적어도 가장내부의 코어부상에서 DC 섬유(115)에 대한 형상에서 실질적으로 정합된 프로파일을 나타내는 것이 바람직하다. 이는 두개의 섬유 사이의 접합부에서 광을 전파하는데 있어서 모드 결합 및 손실을 최소화시킨다.
상기 섬유(131)는 제1세그먼트(218)의 R1이 약 3 ㎛ 내지 8 ㎛ 사이의 범위를 갖고, 더 바람직하게는 약 5 ㎛인 프로파일을 포함하는 것이 바람직하다. 제1세그먼트(218)는 약 1.4 % 내지 2.5 % 범위의 제1의 Δ% 피크를 포함하는 것이 바람직하며, 약 1.8 % 내지 1.4 % 범위가 더 바람직하다. 상기 섬유 내의 제2의 코어 세그먼트(219)는 약 6 ㎛ 내지 14 ㎛ 범위의 외부 반경을 가지며, 더 바람직하게는 약 6 ㎛ 내지 12 ㎛ 범위, 가장 바람직하게는 약 8 ㎛ 범위를 가진다. 제2세그먼트(219)는 약 0.4 % 내지 -0.5 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 약 0.4 % 내지 0.2 % 범위, 가장 바람직하게는 약 0.3 %를 가진다. 바람직하게, 상기 섬유(131) 내의 제3의 코어 세그먼트(220)는 약 12 ㎛ 내지 20 ㎛ 범위의 외부 반경 R3을 가지며, 더 바람직하게는 약 14 ㎛ 내지 18 ㎛범위, 가장 바람직하게는 약 16 ㎛ 범위를 가진다. 바람직하게, 제3세그먼트(220)는 약 0.6 % 내지 0.2 % 범위의 Δ% 피크를 포함하고, 더 바람직하게는 약 0.6 % 내지 0.3 % 범위, 가장 바람직하게는 약 0.4 %를 포함한다.
상기 제1의 코어 세그먼트(118) 내의 외부 서브-세그먼트(225)는 약 3 ㎛ 내지 6 ㎛ 사이의 내부 반경 Ri 및 약 0.6 % 내지 1.4 % 범위의 제2의 Δ% 피크(제1의 Δ% 피크보다 낮음)를 포함하는 것이 바람직하며, 약 0.8 내지 1.2 % 의 범위를 가지는 것이 더 바람직하다. 선택적으로, 상기 섬유(131)의 세그먼트(219 및 220)는 순수 석영을 포함하여 참조번호 144로 표기된 점선 세그먼트에 의해 나타난 바와 같이 제로의 Δ% 를 갖는다. 상기 점선 세그먼트(144)는 단지 설명을 목적으로 제로보다 약간 위쪽으로 도시하였지만, 순수 석영 세그먼트의 Δ% 는 정확히 제로 Δ% 가 된다.
변환 섬유(132)의 또다른 실시예가 도 17에 도시된다. 이러한 개시된 섬유 프로파일은 또한 섬유 연결자(126) 또는 섬유(131)을 통하는 경로로써 활용된다. 이러한 실시예에서, 상기 프로파일은 단지 하나의 서브-세그먼트(325)를 지닌 세그먼트(318)로 구성된다. 상기 세그먼트(318)는 제1세그먼트(318)의 R1이 약 3 ㎛ 내지 8 ㎛ 사이의 범위를 갖고, 더 바람직하게는 약 5 ㎛인 프로파일을 포함하는 것이 바람직하다. 제1세그먼트(218)는 약 1.4 % 내지 1.8 % 범위의 Δ% 피크를 포함하는 것이 바람직하며, 약 1.8 % 내지 1.4 % 범위가 더 바람직하다. 상기 섬유 내의 외부 서브-세그먼트(325)는 약 2 ㎛ 내지 6 ㎛ 범위의 내부 반경 Ri을 가지며, 더 바람직하게는 약 2 ㎛ 내지 4 ㎛ 범위, 가장 바람직하게는 약 3.5 ㎛ 범위를 가진다. 상기 서브-세그먼트(325)는 약 0.6 % 내지 1.2 % 사이의 Δ% 피크를 포함하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 약 0.9 %를 가진다. 상기 내부 서브-세그먼트(321)는 약 5 % - 15 % 의 범위에서 붕소를 포함하는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 약 11% 이며, 약 25 % - 35 % 범위에서 게르마늄을 포함하는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 약 30 % 이다.
도 15 및 도 17의 실시예에서, 외부 서브-세그먼트(225, 325)는 무게의 약 15-25 %에서 인이 도핑 처리된 석영을 포함하는 것이 바람직하고, 무게의 약 21 %가 더 바람직하다.
변환 섬유(232, 332)에 반사 섬유 격자(134)를 쓰거나 새기기 쉽도록 하기 위해, 도 15 및 17에 도시된 바와 같이, 프로파일의 제1세그먼트(218, 318)에서 내부 영역(221, 321)은 둘 모두 무게의 약 5 % - 15 % 에서 붕소 도펀트 프레즌트(present)를 포함하며, 무게의 약 11 % 가 가장 바람직하다. 자외선 방사에 대한 섬유의 노출에 의해 상기 격자가 변환 섬유(232, 332)의 가장 내부의 코어(221, 321)에 제공될 수도 있다는 감광성 향상 특징 때문에, 상기 붕소가 추가된다. 제2의 코어 세그먼트(219) 및 서브 부분(225, 325)은 인(phosphorous)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 서브-세그먼트(225, 325)는 무게의 약 15 % - 25 % 에서 인을 포함하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 약 21 %이다. 제2의 코어 세그먼트(219)는 무게의 약 6 % 에서 인을 포함하며, 게르마늄은 포함하지 않는다. 제3세그먼트(220)는 무게의 약 6 % 의 게르마늄을 포함하며, 인은 포함하지 않는다. 이러한 전술된 세그먼트에서 인의 추가는 UV 방사에 노출될 때, 광감성을 방해하려는 것이다. 따라서, 격자는 섬유 코어의 가장 내부에 새겨지며, 즉 서브-세그먼트(221, 321)에 새겨진다.
상기 반사 격자(134)는 약 190 nm 내지 270 nm 의 파장을 가지는 UV 방사에 형성된 횡슬롯(transverse slot)을 포함하는 마스크를 노출시킴으로써 본 발명에 따라 제공된다. 상기 횡슬롯은 섬유(132)의 길이에 대해 수직방향이고, 섬유(132)에 매우 근접하면서 그 앞에 장착된다. 격자를 쓰기 위한 노출 마스크는 약 (0.5) 미크론의 슬롯 폭 및 약 1 미크론의 명목상의 공간(중심에서 중심)을 갖는 것이 바람직하다. 상기 명목상의 공간은 일끝단부에서 다른 끝단부까지의 약간 변화(약 3 % 까지)가 있음을 주목하자. 모듈(116a)에서, 격자의 왼편에 있는 공간은 오른편의 공간보다 약 3 % 더 크다. 이러한 공간상의 차이는 대역 파장에 있어서, 격자(134)내에서 LP01모드에서 LP02모드로의 변환을 가능하게 해준다. 바꾸어 말하면, 모듈(116b)에서 개개의 격자 영역 사이의 공간은 상기 격자가 우선 마주치고 끝단부에서 더 클 때 그 공간은 더 작다. 이는 컨버터(116b)에서의 격자(134) 내에서 LP02를 LP01로 변환한다.
도 12 및 13과 관련하여 작동에 있어서, LP01모드와 같은 제1의 저차 모드를 전파하는 광신호는 증폭기 스테이지(117)로 통과되어 원격통신/데이타통신 시스템(110)에서 제공된 분산 보상 모듈(111)의 제1면상의 피그테일(130)로 전송된다. 그리고나서, 상기 광은 광신호가 변환 섬유(132)와 같은 제2섬유로 결합되는 커플러(128)를 통해 전송된다. 상기 변환 섬유는 5 ㎝에서 수미터까지의 차수에서길이를 가지며, 터미널 끝단부(142)를 포함한다. 상기 광이 반사 섬유 격자(134)와 마주치면 되반사되어 저차 LP02모드와 같은 제2모드로 동시에 변환된다. LP02모드가 그 모드에서 피그테일(130)과 변환 섬유(132) 사이의 전파 상수 β의 부정합 때문에, 반사되는데 있어서 피그테일(130)로 되반사되는 일은 거의 없다. 도 15 및 17에 도시된 바와 같이, 그 굴절률 프로파일 때문에, 상기 변환 섬유(132)와 섬유 연결자(126)는 광을 LP02모드로 쉽게 전파하도록 설계된다.
컨버터(116a)에서 빠져나가는데 있어서, 상기 광신호는 홀더(117)에 장착된 분산 보상 섬유(115)로 전송되어 전송 섬유(113)의 분산에 대한 보상이 진행된다. 바람직하게, 도 11에 개시된 DC 섬유는 섬유 연결자(126)로서 여기 개시된 모드 컨버터(116a, 116b)와 함께 활용되고, 상기 DC 섬유(115)는 (적어도 가장 내부의 제1세그먼트에 대해) 정합된 프로파일을 가지는 것이 바람직하며, 상기 프로파일은 섬유 연결자(126)와 DC 섬유(115) 사이의 접합에서 전송 손실 및 모드 결합을 줄여준다.
홀더(117)에 권선된 DC 섬유(115)를 빠져나감에 있어서, 상기 광신호는 컨버터(116b)의 섬유 연결자(126)로 전파되어 커플러(128)를 통해 전파되며, 상기 커플러에서 광신호는 모드 컨버터(116a)에서 기술된 바와 같이(공간 구간은 반대인 것을 제외하고) 또다른 섬유 격자(134)를 포함하는 또다른 섬유(132)로 결합된다.
모드 컨버터(116b) 내에서, 광신호는 반사 섬유 격자(134)에 의해 저차 LP01모드로 되변환되어 섬유 피그테일(130)로 되반사된다. 상기 피그테일은 정합된 전파 계수 때문에 LP01모드에서 광을 쉽게 전파한다. 그리고나서, 상기 광은 다음 증폭기 스테이지(117) 또는 전송 섬유의 다른 부분 또는 선택적으로 직접 광전자 검파기 또는 다른 광 모듈을 통과한다. 따라서, DC 모듈(111)을 통해 통과하는데 있어서, 이전 길이(113)의 분산은 부분적으로나 전체적으로 보상된다. 더구나, 본 발명에 따른 다수개의 선택적인 길이의 전송 섬유, 증폭기 스테이지(117), 및 분산 보상 섬유(115)를 포함하는 DC 모듈(111), 모드 컨버터 및 커플러는 임의의 소정된 시스템 거리에 있어서, 분산을 보상하는에 활용될 수 있다. 또한, 제2모드 컨버터(116b)는 모든 경우에 요구되는 것은 아니다.
본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음을 당업자는 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 속하는 본 발명의 변형, 변경 및 그 균등물을 포함한다.

Claims (77)

  1. LP01모드로 신호를 전파하는 25 ㎞보다 긴 전송 광도파관의 분산을 보상하기 위해, 충분한 거리를 LP02모드로 광신호를 전파할 수 있는 광도파관으로 선택되도록 복수개의 코어 세그먼트, 굴절률 프로파일를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  2. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트는
    (a) 약 3 ㎛ 내지 9 ㎛ 범위의 외부 반경 및 약 1.0 % 내지 2.5 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트,
    (b) 약 7 ㎛ 내지 13 ㎛ 범위의 외부 반경 및 약 0.3 % 내지 -0.5 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제2의 코어 세그먼트, 및
    (c) 약 10 ㎛ 내지 25 ㎛ 사이의 외부 반경 및 약 0.2 % 내지 1.0 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제3의 코어 세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  3. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트는
    (a) 약 3 ㎛ 내지 9 ㎛ 범위의 외부 반경 및 약 1.0 % 내지 2.5 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트,
    (b) 약 2 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 폭 및 약 0.2 % 내지 -0.5 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제2의 코어 세그먼트, 및
    (c) 약 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위의 폭 및 약 0.2 % 내지 1.0 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제3의 코어 세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  4. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트는
    (a) 약 4 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 외부 반경 및 약 1.5 % 내지 2.5 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트,
    (b) 약 4 ㎛ 내지 6 ㎛ 범위의 폭 및 약 0.3 % 내지 0.1 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제2의 코어 세그먼트, 및
    (c) 약 4 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 폭 및 약 0.3 % 내지 0.7 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제3의 코어 세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  5. 제1항에 있어서, 상기 굴절률 프로파일은
    (a) LP02모드에서의 1550 nm 에서 약 60 ㎛2보다 큰 유효 면적,
    (b) 약 -50 내지 -400 ps/nm/㎞ 사이의 LP02모드에서의 약 1550 nm 에서 분산값, 및
    (c) 약 -0.01 내지 -20 ps/nm2/㎞ 사이의 LP02모드에서의 약 1550 nm 에서 분산 기울기값을 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  6. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트는
    (a) 약 3 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 외부 반경 및 1.5 % 보다 큰 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트,
    (b) 약 8 ㎛ 내지 12 ㎛ 범위의 외부 반경 및 약 0.3 % 내지 0.1 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제2의 코어 세그먼트, 및
    (c) 약 14 ㎛ 내지 20 ㎛ 사이의 외부 반경 및 약 0.2 % 내지 0.6 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제3의 코어 세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  7. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트는
    (a) 약 4 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 외부 반경 및 약 1.5 % 보다 큰 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트와,
    (b) 약 3 ㎛ 내지 6 ㎛ 사이의 내부 반경 및 약 0.6 % 내지 1.4 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트 내의 서브-세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  8. 제1항에 있어서, 굴절률 프로파일은 약 10 nm 내지 약 500 nm 사이의 카파값을 나타내는 도파관이 되도록 선택되며, 여기서 카파는 1550 nm에서 LP02모드에서의 분산 대 1550 nm에서 LP02모드에서의 분산 기울기의 비율인 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  9. 제8항에 있어서, 카파값은 약 30 nm 내지 약 70 nm 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  10. 제1항에 있어서, 굴절률 프로파일은 LP02모드에서의 약 1550 nm에서 약 30 ㎛2보다 큰 유효 면적을 나타내는 도파관이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  11. 제10항에 있어서, 굴절률 프로파일은 약 60 ㎛2보다 큰 유효 면적을 나타내는 도파관이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  12. 제11항에 있어서, LP01모드로 광신호를 전파하도록 채택된 일정 길이의 전송 섬유의 분산을 보상하기 위하여, 그 전체 길이를 따라 LP02모드로 광신호를 전파할 수 있는 약 0.5 ㎞ 내지 3 ㎞ 사이의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 분산 보상광도파관.
  13. 제10항에 있어서, 굴절률 프로파일은 약 30 ㎛2내지 150 ㎛2범위의 유효 면적을 나타내는 도파관이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  14. 제10항에 있어서, 굴절률 프로파일은 약 50 ㎛2내지 90 ㎛2범위의 유효 면적을 나타내는 도파관이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  15. 제1항에 있어서, 굴절률 프로파일은 약 -10 ps/nm/㎞ 내지 -1000 ps/nm/㎞ 사이의 LP02모드에서 및 약 1550 nm 에서 분산값을 나타내는 도파관이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  16. 제15항에 있어서, 굴절률 프로파일은 약 -50 ps/nm/㎞ 내지 -400 ps/nm/㎞ 사이의 LP02모드에서 및 약 1550 nm 에서 분산값을 나타내는 도파관이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  17. 제1항에 있어서, 굴절률 프로파일은 약 -0.01 ps/nm2/㎞ 내지 -20 ps/nm2/㎞ 사이의 LP02모드에서 및 약 1550 nm 에서 분산 기울기값을 나타내는 도파관이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  18. 제17항에 있어서, 굴절률 프로파일은 약 1 ps/nm2/㎞ 내지 -10 ps/nm2/㎞ 사이의 LP02모드에서 및 약 1550 nm 에서 분산 기울기값을 나타내는 도파관이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  19. 제1항에 있어서, 굴절률 프로파일은
    (a) 약 -50 ps/nm/㎞ 내지 약 -400 ps/nm/㎞ 사이의 LP02모드에서 및 약 1550 nm 에서 분산값,
    (b) 약 -1 ps/nm2/㎞ 내지 약 -10 ps/nm2/㎞ 사이의 LP02모드에서 및 약 1550 nm 에서 분산 기울기값, 및
    (c) LP02모드에서의 약 1550 nm 에서 약 50 ㎛2내지 90 ㎛2범위의 유효 면적을 나타내는 도파관이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  20. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트는 적어도 3개의 코어 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  21. 제1항에 있어서, n1> n3> n2인 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  22. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트의 제1의 코어 세그먼트는 약 1.0 % 내지 2.5 % 범위의 Δ% 피크를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  23. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트의 제1의 코어 세그먼트는 약 1.5 % 보다 큰 Δ% 피크를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  24. 제23항에 있어서, Δ% 피크는 약 2.0 %보다 더 큰 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  25. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트의 제2의 코어 세그먼트는 약 0.0 % 보다 큰 Δ% 피크를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  26. 제1항에 있어서, 제2의 코어 세그먼트의 Δ% 피크는 약 0.3 % 내지 약 -0.1 % 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  27. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트의 제3의 코어 세그먼트는 약 0.2 % 내지 약 1.0 % 범위의 Δ% 피크를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  28. 제27항에 있어서, 제3의 코어 세그먼트의 Δ% 피크는 약 0.3 % 내지 약 0.6 % 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  29. 제1항에 있어서, 복수개의 세그먼트의 제2의 코어 세그먼트는 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 사이에 반경 R3를 갖는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  30. 제29항에 있어서, 약 7 ㎛ 내지 약 13 ㎛ 사이에 반경 R2를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  31. 제1항에 있어서, 분산 보상 도파관의 중심라인에서 약 1.0 보다 작은 Δ% 및 약 1.5 % 보다 큰 Δ% 피크를 가지면서 1 ㎛ 보다 큰 반경에서 Δ% 피크를 포함하는 복수개의 코어 세그먼트의 제1의 코어 세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  32. 제1항에 있어서, 복수개의 코어 세그먼트의 제1의 코어 세그먼트는 약 1.0 % 내지 약 2.5 % 범위의 피크 Δ% 를 가지며, 약 1 ㎛ 내지 약 3 ㎛ 사이의 반경 크기에 놓이는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  33. 제1항에 있어서, 분산 보상 광도파관은 약 0.5 ㎞ 내지 약 3 ㎞ 사이의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  34. 제1항에 있어서, 약 0.5 ㎞ 내지 약 3.0 ㎞ 사이의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  35. 약 1550 nm에서 LP01모드로 전파하는 전송 도파관, 약 25 ㎞보다 긴 전송 도파관의 분산을 보상하기 위해, LP02모드로 변환하는데 있어서, 충분한 거리를 통해 분산 보상 광도파관에 의해 약 1550 nm 에서 LP02모드로 광신호를 전파할 수 있는 도파관이 되는 복수개의 코어 세그먼트, 굴절률 프로파일을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관으로서,
    (a) 약 4 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 외부 반경 및 1.5 % 보다 큰 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트,
    (b) 약 8 ㎛ 내지 12 ㎛ 범위의 외부 반경 및 약 0.0 % 보다 큰 Δ% 피크를 가지는 제2의 코어 세그먼트, 및
    (c) 약 10 ㎛ 내지 25 ㎛ 사이의 외부 반경 및 약 0.2 % 보다 큰 Δ% 피크를 가지는 제3의 코어 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  36. LP01모드로 전파하는 전송 도파관, 25 ㎞보다 긴 전송 도파관의 분산을 보상하기 위해, 1550 nm 에서 및 LP02모드로 변환하는데 있어서, 충분한 거리를 통해 분산 보상 도파관에 의해 약 1550 nm 에서 LP02모드로 광신호를 전파할 수 있는 특성이 있는 복수개의 코어 세그먼트, 굴절률 프로파일을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 도파관으로서,
    (a) 약 4 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 외부 반경 및 1.5 % 보다 큰 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트,
    (b) 약 3 ㎛ 내지 6 ㎛ 사이의 내부 반경 및 약 0.6 % 내지 1.4 범위의 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트 내의 서브-세그먼트,
    (c) 약 8 ㎛ 내지 12 ㎛ 범위의 외부 반경 및 약 0.3 % 내지 약 -0.5 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제2의 코어 세그먼트, 및
    (d) 약 14 ㎛ 내지 20 ㎛ 사이의 외부 반경 및 약 0.2 % 내지 약 0.8 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제3의 코어 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  37. 약 1550 nm에서 LP01모드로 광신호를 전파하는 25 ㎞보다 긴 전송 도파관의 분산을 보상하기 위해, 충분한 거리를 약 1550 nm에서 LP02모드로 광신호를 전파할 수 있는 분산 보상 도파관이 되도록 선택된 복수개의 코어 세그먼트, 굴절률 프로파일를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관으로서,
    (a) LP02모드에서 및 약 1550 nm에서 약 30 nm 내지 약 150 nm 사이의 카파값,
    (b) LP02모드에서 및 약 1550 nm에서 약 30 ㎛2내지 약 150 ㎛2사이의 유효 면적, 및
    (c) LP02모드에서 및 약 1550 nm에서 -50 내지 -400 ps/㎞/nm의 분산값을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광도파관.
  38. 제1모드에서 광을 전파하도록 설계된 제1섬유와 함께 결합하도록 채택된 커플러,
    커플러에 효과적으로 연결되어 제1모드를 제2모드로 변환할 수 있는 반사 섬유 격자, 및
    커플러를 통해 반사 섬유 격자로 효과적으로 결합되어 제2모드에서 광을 전파할 수 있는 제2섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  39. 제38항에 있어서, 제1섬유는 전송 섬유이며, 제2섬유는 분산 보상 섬유인 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  40. 제38항에 있어서, 제2섬유는 LP01모드로 전파하는 전송 도파관, 25 ㎞보다긴 전송 도파관의 분산을 보상하기 위해, 1550 nm 에서 및 LP02모드로 변환하는데 있어서, 충분한 거리를 통해 분산 보상 도파관에 의해 약 1550 nm 에서 LP02모드로 광신호를 전파할 수 있는 도파관이 되는 복수개의 코어 세그먼트, 굴절률 프로파일을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈로서, 상기 분산 보상 광도파관은:
    (a) 약 4 ㎛ 내지 8 ㎛ 범위의 외부 반경 및 1.5 % 보다 큰 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트,
    (b) 약 3 ㎛ 내지 6 ㎛ 사이의 내부 반경 및 약 0.6 % 내지 1.4 범위의 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트 내의 서브-세그먼트,
    (c) 약 8 ㎛ 내지 12 ㎛ 범위의 외부 반경 및 약 0.3 % 내지 약 -0.5 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제2의 코어 세그먼트, 및
    (d) 약 14 ㎛ 내지 20 ㎛ 사이의 외부 반경 및 약 0.2 % 내지 약 0.8 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제3의 코어 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  41. 제38항에 있어서, 제1모드는 LP01모드이고 제2모드는 LP02모드인 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  42. 제38항에 있어서, 커플러는 피그테일을 반사 섬유 격자로 광학적으로 결합시키며, 반사 섬유 격자를 섬유 연결자로 광학적으로 결합시키는 것을 특징으로 하는분산 보상 모듈.
  43. 제38항에 있어서, 섬유 격자를 분산 보상 섬유로 광학적으로 결합시키는 섬유 연결자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  44. 제43항에 있어서, 분산 보상 섬유는 섬유 연결자의 코어부의 굴절률 프로파일의 형상과 실질적으로 정합되는 굴절률 프로파일, 코어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  45. 제38항에 있어서, 일부분에 반사 섬유 격자와 또다른 부분에 섬유 연결자를 포함하는 섬유를 통한 경로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  46. 제45항에 있어서, 섬유를 통한 경로는 섬유를 통한 경로의 유리섬유부분의 크기가 초기의 변형되지 않은 크기와 비교하여 감소된 곳의 넥크-다운부를 포함하며, 상기 넥크 다운부는 커플러 내의 제1섬유 및 제2섬유의 융합 이전에 형성되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  47. 제46항에 있어서, 넥크-다운부의 가로측 크기는 제1섬유의 전파 상수가 동작 모드에서 제2섬유의 전파 상수와 실질적으로 정합하도록 지정되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  48. 제38항에 있어서, 반사 섬유 격자는 붕소 도핑 처리된 석영을 포함하는 변환 섬유 상에 포함되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  49. 제48항에 있어서, 게르마늄 도핑 처리된 석영을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  50. 제48항에 있어서, 인 도핑 처리된 석영을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  51. 제38항에 있어서, 반사 섬유 격자는 내부 및 외부 서브-세그먼트를 포함하는 제1의 코어 세그먼트를 갖는 변환 섬유 상에 포함되며, 상기 내부 서브-세그먼트는 제1의 피크 Δ% 를 가지며 게르마늄 도핑 처리된 석영을 포함하고, 상기 외부 서브-세그먼트는 내부 서브-세그먼트보다 낮은 Δ% 를 가지며 인 도핑 처리된 석영을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  52. 제38항에 있어서, 반사 섬유 격자는 내부 및 외부 서브-세그먼트를 포함하는 제1의 코어 세그먼트를 갖는 변환 섬유 상에 포함되며, 상기 내부 서브-세그먼트는 제1의 피크 Δ% 를 가지며 붕소 및 게르마늄 도핑 처리된 석영을 포함하고, 상기 외부 서브-세그먼트는 제1의 피크 Δ% 보다 낮은 제2의 피크 Δ% 를 가지며 여기서외부 서브-세그먼트는 인 도핑 처리된 석영을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  53. (a) 제1모드로 광을 전파하도록 채택된 전송 도파관과 함께 효과적으로 결합할 수 있는 모드 컨버터, 및
    (b) 모드 컨버터와 효과적으로 결합된 분산 보상 섬유를 포함하며, 여기서 상기 모드 컨버터는 제1모드를 제2모드로 변환할 수 있는 반사 섬유 격자를 포함하고, 분산 보상 섬유는 전송 섬유의 분산을 보상하기 위해 제2모드로 광을 전파하도록 채택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  54. 제53항에 있어서, 제1모드로 전파하는 광을 반사 섬유 격자로 결합하고, 제2모드로 전파하는 광을 분산 보상 섬유로 결합하도록 채택된 광섬유 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  55. 제53항에 있어서, 제1모드는 LP01모드이고, 제2모드는 LP02모드인 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
  56. (a) 제1섬유에서 제1모드로 전파하는 광을 제2섬유로 효과적으로 결합하도록 채택된 광섬유 커플러, 및
    (b) 제2섬유에 효과적으로 결합된 반사 섬유 격자를 포함하며, 여기서 상기 격자는 제1모드에서 전파하는 광을 제2모드로 변환할 수 있고, 제2섬유는 광섬유 커플러에서 확장되며 제2모드로 광을 전파하도록 채택되는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  57. 제56항에 있어서, 제1섬유는 광전송 도파관에 효과적으로 결합되도록 채택된 섬유 피그테일이며, 전송 도파관은 LP01모드로 광을 전파하는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  58. 제56항에 있어서, 반사 섬유 격자는 LP01모드를 LP02모드로 변환하도록 채택되는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  59. 제56항에 있어서, 제2섬유는 반사 섬유 격자에 효과적으로 결합된 섬유 연결자이며, 섬유 연결자는 LP02모드로 광을 전파하도록 채택된 분산 보상 섬유와 함께 결합되도록 채택되는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  60. 제56항에 있어서, 커플러는 피그테일과 반사 섬유 격자, 및 섬유 격자와 섬유 연결자를 효과적으로 결합하도록 채택되는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  61. 제56항에 있어서, 반사 섬유 격자는 공간부의 굴절률을 변경하도록 UV 방사에 노출되는 복수개의 종방향의 공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  62. 제61항에 있어서, 종방향의 공간부는 반사 섬유 격자의 시점에서 종점까지의 3 %까지로 다양한 구간으로 공간이 정해지는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  63. 제56항에 있어서, 반사 격자를 갖은 섬유는
    약 3 ㎛ 내지 7 ㎛ 범위의 외부 반경 및 1.2 % 보다 큰 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트, 및
    약 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위의 내부 반경 및 약 0.4 % 내지 1.2 % 범위의 Δ% 피크를 가지는 제1의 코어 세그먼트 내의 외부 서브-세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  64. 제56항에 있어서, 반사 섬유 격자는 제1세그먼트에서 붕소 도핑 처리된 석영을 포함하는 섬유에 포함되는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  65. 제64항에 있어서, 제1세그먼트에서 게르마늄 도핑 처리된 석영을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  66. 제65항에 있어서, 인 도핑 처리된 석영을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  67. 제56항에 있어서, 반사 섬유 격자는 제1부분에 게르마늄 및 붕소 도핑 처리된 석영을 포함하고 제2부분에 인 도핑 처리된 석영을 포함하는 섬유에 포함되는 것을 특징으로 하는 모드 컨버터.
  68. (a) 제1모드에서 제1의 전파상수를 갖는 커플러 내의 제1광섬유, 및
    (b) 제1의 전파상수와 다른 제1모드에서 및 변형되지 않은 부분에서 제2의 전파상수를 갖는 커플러 내의 제2광섬유를 포함하며,
    여기서 제2광섬유는 섬유의 융합 이전에 형성된 유리부 상에 형성된 넥크-다운부를 포함하고, 넥크-다운부는 넥트-다운부의 전파상수가 실질적으로 제1의 전파상수와 정합되기 위한 크기를 가지며, 제1모드에서의 섬유 사이의 광 결합이 향상되는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
  69. 제68항에 있어서, 섬유가 삽입되는 관 슬리브를 더 포함하며, 슬리브와 섬유는 슬리브의 중간 영역에서 함께 융합되는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
  70. 제69항에 있어서, 광 슬리브는 붕소 도핑 처리된 석영을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
  71. 제70항에 있어서, 붕소는 석영 무게의 10 % 양까지 포함되는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
  72. 제68항에 있어서, 제1광섬유는 단일 모드 섬유인 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
  73. 제68항에 있어서, 제2광섬유는 반사 섬유 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
  74. 제68항에 있어서, 제2광섬유는 고차 광학 모드를 전파하도록 채택되는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
  75. 제74항에 있어서, 고차 광학 모드는 LP02모드인 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
  76. 제68항에 있어서, 넥크-다운부는 제2광섬유의 변형되지 않은 가로측 크기의 약 30 % 내지 60 %인 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
  77. (a) 길이, 중간 영역, 양끝단 및 그곳을 통과하는 개구를 가지는 관 슬리브,
    (b) 관 슬리브의 개구 내로 전송된 제1모드로 광을 전송하여 양끝단의 적어도 일측으로 빠져 나가기 위해 채택된 제1섬유, 및
    (c) 슬리브를 통하여 그 양 끝단으로 뻗어 나가는 제2섬유를 포함하며,
    여기서 제2섬유는 제2모드로 광을 전파하고 섬유의 융합 이전에 제2섬유의 유리부 상에 형성된 넥크-다운부를 포함하도록 채택되며, 넥크-다운부는 슬리브보다 작은 길이를 갖고 슬리브의 대략적인 중간 영역에 위치하며, 제1섬유, 제2섬유 및 슬리브는 하나의 섬유를 통해 광을 전송하는데 있어서 광이 다른 섬유에 결합되도록 중간 영역을 따라 열을 가하여 융합 및 스트래치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
KR1020027010127A 2000-02-07 2000-12-20 분산 보상 모듈 및 그 내부의 모드 컨버터, 커플러 및분산 보상 광도파관 KR20020084113A (ko)

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