KR20040054446A - 클래딩 모드 차단(Cladding Mode Suppression) 타입의금속 이온 첨가 광 감쇠 파이버(Metal-Ion Doped OpticalAttenuation Fiber)를 이용한 패치 코드 타입 고정 광감쇠기(Patch Cord Type Fixed Optical Attenuator) 제조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) System에 사용 적합한 고밀도의 고정 광 감쇠기의 제조에 관한 것이다.

특히, 감쇠성의 metal-ion doped 광 파이버 중 클래딩 모드 차단(Cladding Mode Suppression) 타입의 파이버(코어 속에 Co 이온의 농도 분포를 제어하여 감쇠량의 파장 의존성을 평탄화 하는 동시에, 고 감쇠량 용 광 파이버에서는 클래딩 외주부에 고 굴절률 부를 형성하여 미약한 클래딩 모드와 코어 모드와의 결합에 의한 감쇠량의 beat 현상을 개선한 광 파이버)를 이용하여 더욱 고밀도, 고 정밀한 광 고정 감쇠기의 제조에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 특수한 감쇠 파이버를 사용하여 1310nm/1550nm dual wavelength(특히 1260 ～ 1360nm, 1430 ～ 1580nm의 Bellcore 규격의 broad band wavelength)에서 사용 가능한 저비용, 고성능의 감쇠기 중 패치 코드 타입 고정 광감쇠기(Patch Cord Type Fixed Optical Attenuator)의 제조를 목적으로 한다.

Description

클래딩 모드 차단(Cladding Mode Suppression) 타입의 금속 이온 첨가 광 감쇠 파이버(Metal-Ion Doped Optical Attenuation Fiber)를 이용한 패치 코드 타입 고정 광 감쇠기(Patch Cord Type Fixed Optical Attenuator) 제조{Patch Cord Type Fixed Optical Attenuator manufacture that use Cladding Mode Suppression type of Metal-Ion Doped Optical Attenuation Fiber}

본 발명은 광통신에서 주로 사용하는 파장대(1310, 1550nm)에서 감쇠량이 평탄하게 작용하는 Metal-Ion doped Attenuation Fiber 중 Cladding Mode Suppression 타입의 Special한 파이버와 SMF-28(코어의 크기가 8 ∼ 10um, 클래드의 크기가 125um인 단일 모드의 광 신호를 전송하는 장거리 광 전송 용 파이버)을 이용한 패치 코드타입 고정 광 감쇠기의 제작에 관한 것이다. 즉, 현재 급속도로 팽창하고 있는 DWDM System에 적합한 고밀도 광 감쇠기 중 패치 코드 타입 고정 광 감쇠기의 제조에 관한 것이다.

현재, 인터넷의 발달로 인한 통신 환경의 변화는 상상을 불허할 정도로 빠르게 변화하고 있다. 기존의 전화선(동축케이블)을 이용한 통신으로는 그래픽 등의 엄청난 대용량의 정보를 전달하는 것에 한계를 갖게 된다. 이러한, 통신 환경의 변화에 의해 대두되고 있는 것이 광통신이며 현재 급속도로 빠르게 동축케이블이 광케이블로 대체되고 있는 상황이다.

광통신 시스템에서, 좀더 세밀히 말해서 광섬유 통신 시스템에서 광 신호의효율적인 전송은 광 파이버의 저손실, 광원(레이저 소스)의 고출력 등이 동반되어야 고속, 대용량, 장거리의 광섬유 통신망을 구성할 수 있게 된다.

이렇게, 장거리 통신 시스템을 운용함에 있어서 광신호가 수신단까지 에러 없이 도달하기 위해 두 가지의 전송 방법이 사용되고 있다. 한 가지가 통신망 사이에 증폭기를 운용하여 수신단까지 신호를 전송하는 방법이며, 다른 한 가지가 송신 신호 자체의 출력을 높여 수신단까지 신호를 전송하는 방법이다.

첫 번째 방법의 경우, 증폭기의 단가 자체가 비싸며 통신망의 구조가 복잡해지는 문제점을 안고 있다.

두 번째 방법의 경우, 장거리를 운반해오는 중계회선의 광 신호는 각각의 수신단에서 광 Power에 큰 편차가 생긴다. 이 경우, 수신단에서 입사되는 광 Power가 입력한계를 초과할 경우 수신단의 시스템은 파손 등에 의한 신호 분석이 불가능하게 된다. 그래서 수신단의 수광 전력을 조정하기 위하여 고정 광 감쇠기가 사용된다. 또한 장비 등의 광 출력 안정화 등을 위해 이러한 광 감쇠기가 사용된다.

광 신호의 감쇠 방법은 파이버 사이에 금속 박막을 삽입하는 방법, 파이버의 코어를 miss-alignment(부정합)시켜 감쇠 접속 시키는 방법, 파이버 사이에 air gap을 형성하는 방법, 금속 이온 등의 불순물을 함유한 특수한 감쇠 파이버를 사용하는 방법 등으로 나뉜다.

금속 박막을 삽입하여 감쇠 특성을 일으키는 방법은 High Power의 광 신호가 입사하게 되면, 높은 에너지 밀도에 의해 박막이 파손되는 현상을 일으켜 낮은 신뢰성을 갖게 된다. 일반적으로 금속 박막 타입의 내파워성(높은 광 Power에 박막등이 파손되지 않고 견딜 수 있는 특성)은 수십 mW 이하의 특징을 나타낸다. 또한 파이버 사이에 박막을 삽입해야 하는 구조로 인한 구조가 복잡해져 제품 단가가 상승하는 단점을 안고 있다.

코어의 miss-alignment(부정합)에 의한 감쇠 접속 방법은 제조의 간편성과 저비용의 장점이 있으나, repeatability(반복 결합) 특성이 나쁘며 클래딩 모드에 의한 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)이 발생하게 된다.

파이버 사이에 air gap을 형성하는 방법은 파이버와 공기 층 간의 굴절률 차이에 의한 반사 감쇠량(Return Loss)이 증가하여 시스템의 에러 발생 확률을 증가시키는 영향을 하며, 이를 개선하기 위해 단면에 경사를 만드는 등의 복잡한 구조를 갖게 하여 단가 상승의 원인이 되고, 파장에 따른 광 경로의 차이에 의한 감쇠량의 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)이 발생하게 된다.

상기 설명한 세 가지 방법의 단점을 개선하기 위해, 개발된 감쇠 방법이 파이버의 코어에 금속 이온을 첨가하여 감쇠 파이버의 길이에 따라 점진적으로 광 감쇠를 일으키도록 구조를 만든 감쇠 파이버 타입이며 그 중에서도 감쇠량의 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)을 개선하기 위하여 클래드의 굴절률 구조를 이중으로 변형하여 클래드를 전파하는 광(클래딩 모드)과의 결합에 의한 감쇠량 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)을 개선하는 방법이 DWDM System에서 사용되어지고 있다.

상기 감쇠 방법에 의해서 제조되는 광 감쇠기는 감쇠기를 구성하는 하우징(Housing)의 형태에 따라 구분되는데 플러그 타입(Plug type), 벌크 헤드 타입(Bulk-Head type), 패치 코드 또는 인 라인 타입(Patch Cord or In-Line type) 등으로 구분된다.

플러그 타입 및 벌크 헤드 타입은 시스템, 장비 등에 사용하기 위해 패치 코드(Patch Cord)와 연결이 필요하기 때문에 접속 손실 및 비용 증가 등이 발생하게 된다.

이와 같이, 종래에 사용되어 지는 감쇠 방법(금속 박막 삽입, 코어 부정합, 파이버 사이의 공기층) 및 외관 구조(플러그 타입, 벌크 헤드 타입)의 문제점을 개선하기 위하여 금속 이온을 첨가한 감쇠 파이버를 이용한 패치 코드 타입 고정 광 감쇠기를 제작하게 되었다.

특히, 기존의 감쇠 파이버를 이용한 패치 코드 타입 고정 광 감쇠기의 경우 패치 코드 길이 전체를 감쇠 파이버를 사용함으로써, 다른 구조(플러그 타입, 벌크 헤드 타입)의 광 감쇠기를 제조함에 있어 호환성을 갖지 못하여 경제적인 측면에서 손실이 증가하였고, 패치 코드의 특징인 다양한 길이 제어가 불가능한 단점을 갖고 있다.

그러나 본 발명의 경우, 일반적으로 플러그 타입 광 감쇠기를 제조할 수 있는 감쇠 파이버 양단에 SMF-28을 융착 접속(Fusion Splicing)하여 제조함으로써, 높은 호환성과 각 감쇠량 별로 패치 코드 길이를 자유로이 조절할 수 있는 장점을 갖게 되었다.

특히, 감쇠 파이버 중에서 Cladding Mode Suppression 타입의 Special한 광감쇠 파이버를 사용함으로써 파장에 따른 감쇠량의 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)을 현저히 개선하는 효과를 얻게 하였으며, 패치 코드 중앙에 위치하는 금속 이온을 첨가한 특수한 감쇠 파이버의 길이를 미세하게 조절함으로써, 다양한 감쇠량을 갖게 할 수 있어 제품 제조를 용이하게 할 수 있는 효과를 갖도록 되었다.

도1은 본 발명에 의해 만들어진 패치 코드 타입 감쇠 파이버의 개략적인 형태를 나타낸 것이다.

도2는 본 발명에 의해 만들어진 패치 코드 타입 감쇠 파이버의 연속적인 제조 방법을 나타낸 것이다.

도2-A는 SMF-28과 감쇠 필터의 한쪽면의 융착 접속하는 형태를 나타낸 것이다.

도2-B는 융착된 SMF-8과 감쇠 필터의 다른 한쪽면에 SMF-28을 융착 접속하는 형태를 나타낸 것이다.

도3은 본 발명에 의해 만들어진 감쇠파이버 타입 5dB 감쇠기의 감쇠량 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)을 나타낸 것이다.

도4는 본 발명에 의해 만들어진 감쇠파이버 타입 10dB 감쇠기의 감쇠량 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)을 나타낸 것이다.

도5는 코어의 Miss-alignment(부정합) 타입 10dB 감쇠기의 감쇠량 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)을 나타낸 것이다.

도6은 본 발명에 의해 완성된 패치 코드 타입 고정 광 감쇠기(Patch Cord Type Fixed Optical Attenuator)의 형태를 나타낸 것이다.

하기의 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 살펴보면 다음과 같다.

도면 2-A를 살펴보면, (4)부분에 SMF-28과 (5)부분에 Cladding Mode Suppression 타입의 Special한 Optical Attenuation Fiber를 Fusion Splicer를 이용하여 Fusion Splicing시킨다. 다시 도면 2-B에 보여지는 것과 같이 Fusion Splicing된 Optical Attenuation Fiber의 반대편을 특수한 길이 제어와 Cutting 기술(Vision System과 Cutter가 결합된 형태의 장비)을 이용하여, 제어한 후 다시 (8)부분에 SMF-28과 Fusion Splicing시킨다. 이때 감쇠량은 Special한 Optical Attenuation Fiber의 미세한 길이 차이에 의해서 결정되어 진다.

이렇게 만들어진 부분(도면 1의 (2) 부분)을 임의적으로 일종의 Special Attenuation Filter라 하겠다. 그러나, 이 Filter의 경우 일반적인 금속 박막 Filter의 문제점인 내파워성 및 신뢰성 부분에 대한 현저한 개선 효과를 갖게 되는데, 이것은 Special한 Optical Attenuation Fiber의 특성을 그대로 유지하기 때문에 가능한 것이다.

또한, 감쇠 접속(Core Miss-alignment)법과 유사한 방법인 Fusion Splicer를사용하지만, 일반 접속법을 사용함으로써 Core를 전송하는 광의 Clad로의 누수가 없게 되어, repeatability 특성이 우수하며 Cladding Mode Suppression 구조를 이용함으로써 Clad Mode에 의한 감쇠량의 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)을 현저히 개선하는 효과를 갖게 된다. 도면 3에서 도면 4를 살펴보면 1550nm 파장대에서 감쇠량의 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)이 5dB 및 10dB의 경우 0.2dB 이하로 현저히 개선되어진 것을 알 수 있다. 이것은 도면 5의 Core Miss-Alignment Type 10dB Attenuator의 데이터와 비교하여 보면 더욱 여실히 증명된다. 도면 5의 경우 10dB Attenuator 감쇠량 beat 현상의 데이터가 1.0dB 정도이며, 이 타입의 감쇠기의 경우 고감쇠량으로 갈수록 더욱 감쇠량의 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)이 커지게 된다.

그리고, 사용 되어진 Cladding Mode Suppression 타입의 Special한 Optical Attenuation Fiber의 특징에 의해서 1310nm과 1550nm의 양 파장의 감쇠량 평탄도(Attenuation Flatness)가 5%로 광통신에서 일반적으로 사용되어지는 파장대에서 모두 사용이 가능한 감쇠기의 제조가 가능하게 되었다.

이렇게 제조되어진 감쇠기의 외관 도면은 도면 6과 같으며, 전체 길이는 Fusion되어진 SMF-28의 길이를 조절함으로써 자유로이 변경할 수 있다. 또한 Assembly 하는 Connector의 종류(SC, FC, MU, LC, DIN 등)를 변경할 수 있어 다양한 종류의 패치코드 타입 고정 광 감쇠기를 제조할 수 있다.

따라서 본 발명은 광통신에서 기본적으로 사용되어지는 1310nm과 1550nm 양파장대에서 감쇠량 평탄도(Attenuation Flatness)가 5%로 사용이 용이하며, Cladding Mode Suppression 구조를 이용함으로써 Clad Mode에 의한 감쇠량의 beat 현상(Wavelength Dependent Loss)을 현저히 개선하여 현재 사용되어 지고 있는 고밀도 파장 다중화 시스템(Dense Wavelength Division Multiplex System)에서 사용 가능한 특성이 우수한 패치 코드 타입 고정 광 감쇠기를 제조할 수 있는 효과를 갖게 되었다.

그리고, 고밀도 파장 다중화 시스템(Dense Wavelength Division Multiplex System)에서 일반적으로 사용되어지는 Cladding Mode Suppression 타입의 Special한 Optical Attenuation Fiber를 이용함으로써, 제조 비용의 절감 및 높은 호환성을 갖게 되었으며, 패치 코드의 길이 제어가 용이한 효과를 갖게 되었다.

또한, 사용되어진 감쇠 파이버의 신뢰성(환경 특성 및 물리적 특성)이 우수하여 어떠한 환경에서도 사용이 용이하며, 구조가 간단하여 제조 비용을 저렴하게 만들 수 있는 효과를 갖게 되었다.

Claims (2)

1. 고정 광 감쇠기를 제조함에 있어서, 고밀도 파장 다중화 시스템(Dense Wavelength Division Multiplex System)에 일반적으로 사용되어지는 Cladding Mode Suppression 타입의 Special한 Optical Attenuation Fiber와 SMF-28을 Fusion Splicing하여 만들어진 고정 광 감쇠기 중 SMF-28의 Fusion Splicing 시 Cladding Mode Suppression 타입의 Special한 Optical Attenuation Fiber의 양단에 SMF-28를 Fusion Splicing하여 만들어진 고정 광 감쇠기.
2. 제 1항에 있어서,

   고밀도 파장 다중화 시스템(Dense Wavelength Division Multiplex System)에 일반적으로 사용되어지는 Cladding Mode Suppression 타입의 Special한 Optical Attenuation Fiber와 SMF-28을 양단에 Fusion Splicing하여 제작되어진 고정 광 감쇠기 중 감쇠기를 구성하는 하우징(Housing)의 형태가 패치 코드 또는 인라인 타입(Patch Cord or IN-LINE Type)의 형태를 갖는 고정 광 감쇠기.