KR20040072650A - 단일 모드 분산 보상 광섬유 - Google Patents

Abstract

단일 모드 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유(10)는 중심 코어 세그먼트(12)디프레스된 모우트 세그먼트(14), 환형 세그먼트(16) 및 클래딩층(18)을 포함한다.광섬유의 각 세그먼트는 약 1530nm에서 1620nm 범위내에 있는 파장에서 네거티브 분산과, 약 1530nm에서 1620nm 범위내에 있는 파장에서 네거티브 분산 기울기와, 약 1550nm의 파장에서 약 40에서 60 범위 내에 있는 분산 대 분산 기울기 값의 비율로서 정의되는 kappa( κ) 및 약 1650nm 보다 작은 광섬유 컷-오프 파장, 더욱 바람직하게는 1550nm보다 작은 광섬유 컷-오프 파장을 형성하기 위하여 선택되는 상대 굴절률을 갖는다.

Description

단일 모드 분산 보상 광섬유{SINGLE MODE DISPERSION COMPENSATING OPTICAL FIBER}

저비용으로 더 많은 대역폭을 얻고자 하는 현재의 경향을 충족시키기 위하여, 원격 통신 시스팀 디자이너는 도달 시스템이 길면 길수록 전송 비트율이 더 높아지는 고채널 카운트 밀도 파장 분할 다중 구조(high channel count dense wavelength division multiplexing architectures)에 관심을 기울이고 있다. 이러한 진전으로 인하여 색분산 처리는 현재 시스템 디자이너가 전체 채널 플랜에 걸쳐 분산을 완전하게 보상하는 능력을 소망하는 바와 같이 시스템 성능에서 중요한 요소로 되고 있다. 보다 구체적으로는, 더 높은 비트 전송율에 대해 증가되고 있는 요구는 분산 효과를 제어할 수 있는 광 전송 시스템에 대한 보다 큰 요구를 초래하고 있다. 평균적인 광 전송 시스템의 분석은 이와 같은 시스템이 10Gbit/second에서 약 1000ps/nm 잔여 분산을 견딜 수 있다는 것을 나타내는 반면에, 이와 같은 시스템은 40Gbit/second의 더 높은 전송율에서 약 62ps/nm 잔여 분산만을 견딜 수 있다. 따라서, 이와 같은 높은 비트율 전송에 대하여 분산을 정확하게 제어하는 것이 중요하다. 이와 같은 제어는 전송율이 증가함에 따라 중요성되 더욱 커지게 된다. 또한, 분산을 정확하게 제어하는 필요성은 특히 전송율이 4040Gbit/second에 도달하는 경우 전송 광섬유의 분산 기울기도 보상 되어야 한다는 것을 의미한다.

포토닉 크리스탈 광섬유, 고차 모드 분산 보상 광섬유, 분산 보상 그래이팅 및 듀얼 광섬유 분산 보상 기술을 포함하는 non-zero 분산 시프트 광섬유(NZDSFs)를 보상하기 위하여 요구되는 낮은 분산 및 분산 기울기를 달성하기 위하여 다양한 해결책이 되안되고 있다.

포토닉 크리스탈 광섬유는 NZDSFs를 보상시에 요구되는 분산 및 분산 기울기에 근접한 큰 네거티브 분산 및 분산 기울기를 갖도록 디자인되어 있다. 그러나, 포토닉 크리스탈 광섬유는 수용할 수 없는 높은 접속 손실을 초래하고, 이러한 접속 손실을 저감하기 위하여 특별하게 디자인된 전송 또는 브리지 광섬유의 사용을 요구하는 약 10㎛²의 상대적으로 작은 유효 영역을 포함하는 단점을 갖고 있다. 또한, 포토닉 크리스탈 광섬유의 특성, 즉, 광섬유 코어에 있어서의 유리/공기 인터페이스와 같은 특성으로 인하여, 연관된 감쇄는 인터레스트의 전송 윈도우에서 받아들여 지지 않는다. 또한, 포토닝 크리스탈 광섬유는 큰 스케일로 제조하는 것이 상당히 어렵고, 따라서, 제조 비용도 비싸다.

고차 모드(HOM) 분산 보상은 고차 모드를 전파하는 HOM 광섬유의 분산 특성에 달려있다. 고차 모드, 즉 LP₀₂및 LP₁₁은 기본 모드에 비하여 더 높은 네거티브 분산 및 분산 기울기를 가지고 있다는 것이 증명되어 있다. HOM 분산 보상은 모드 컨버터를 경유하여 전송 기본 모드가 하나의 더 높은 차수 모드로 전환하는 데 일반적으로 달려있다. 결론적으로, 이와 같은 고차 모드는 이런 모드를 지원하는 HOM 광섬유에서 전파된다. 한정된 거리 이후, 고차 모드는 제 2 모드 전환 장치를 경유하여 기본 모드로 다시 전환된다. HOM 분산 보상 해결과 관련된 문제는 비 효과적인 모드 변환기 및 기본 모드에 저항을 결합시키면서 고차 모드의 전송을 허용하는 HOM 광섬유를 제작하는 어려움을 포함하고 있다.

분산 보상 그래이팅은 처프된 그래이팅(chirped grating)을 거쳐 요구되는 차동 그룹 딜레이를 얻는데 이용된다. 분산 보상 그래이팅을 이용하는 기술은 네로우 밴드에만 이용될 수 있는 것으로 보여지고 있으며, 이러한 기술은 요구되는 그래아탕 길이가 커지는 경우 분산 및 분산 기울기 리플이 전형적으로 문제가 되고 있다.

NZDSFs에 대한 이중 광섬유 분산 보상 광섬유 해결책에 있어서, 분산 및 기울기 보상은 부분적으로 이중 결합되어 있고 각 광섬유에 있어서 분리되어 처리 된다. 전형적으로, 이중 광섬유 분산 보상 기술은 분산 기울기 보상 광섬유 이후에 분산 보상 섬유의 사용을 포함한다. 이러한 해결책은 상대적으로 작은 분산 기울기를 보상하는 분산 기울기 보상 광섬유의 사용을 요구하고 있다. 또한, 이와 같은 해결책은 부가적인 결합 손실이 발생하고 비교적 복잡한 해결책인 것이다.

광섬유의 익스텐시브 프로파일 모델링은 분산 기울기, 유효 영역 및 벤드 민감도 사이의 잘 형성된 상관 관계를 초래한다. 주어진 광섬유에 있어서 파장 분산의한 역할을 증가시킴으로써, 기울기를 감소시키고 심지어는 어느정도 네가티브 기울기를 증가시키는 것이 가능한다. 그러나, 유효 영역이 감소함으로써, 광섬유의 벤드 민감도는 증가한다. 광섬유의 유효 영역은 더욱 증가될 수 있으나, 벤드 민감도는 일반적으로 더 감소될 것이다. 분산 기울기를 감소시키거나, 또는 분산 기울기를 네거티브화 하는 것은 기본 모드의 컨 오프 파장에 워킹 클로즈(working close)를 초래하고, 이는 광섬유에 많은 벤드 센서티브를 형성하고 1560nm 보다 큰 파장에서 큰 신호 손실을 초래하게 된다. 이와 같은 관계의 결과로서, 분산 및 분산 기울기 모두를 효과적으로 보상하는 실용적인 DC 광섬유를 제조하는 것은 극히 어려운 일이다. 더구나, κ(kappa)가 낮은 경우, 넓은 파장 밴드에 대해 분산을 적합하게 보상하는 것은 어려운 일이다.

지금까지, 분산을 저감시키거나 또는 제거하는 데 사용되는 가장 실용적인 브로드 밴드 상업 기술은 DC 광섬유 모듈이다. 밀집 파장 분할 다중 디플로이먼트는 16,32,40 및 더 많은 채널로 증감함에 따라, 브로드 밴드 DC 제품이 요구되고 있다. 또한, 인터레스트(interest)가 더 높은 비트율 정보 전송, 예를 들면 40Gbit/second, 울트라-롱(ultra-long) 도달 시스템, 예를 들면 길이가 100km이상을 갖는 시스템 및 광 네트워킹 등에서 증가함에 따라, NZDSFs상에 데이터를 전달하는 네트워크에 있어서도 DC 광섬유를 사용하는 것이 절대적으로 필요한 것으로 되어 왔다. 이와 같은 NZDSFs중 하나는 뉴욕, 코닝의 코닝 주식회사에 의하여 제조 및 입수 가능한 LEAF^ⓡ광섬유이다. LEAF^ⓡ광섬유는 고유의 낮은 분산과 종래 신호 모드 광섬유에 대한 경제적인 장점으로 인하여 많은 세로운 시스템에 선택되고 있는 광섬유인 포지티브 NZDSF이다.

초기 DC 광섬유 버전과 NZDSF를 조합하는 경우 일 파장으로부터 떨어져 있는 파장에서 상당한 잔류 시스템 분산을 동작 밴드 내에 현존시키면서 단지 일 파장에서만 분산을 효과적으로 보상했다. 그러나, 비트율이 높을수록, 도달 거리가 멀수록 또는 밴드폭이 넓을 수록 더욱 정확하게 분산 기울기는 보상되어야 한다. 결론적으로, DC 광섬유는 분산 및 분산 기울기가 보상하기 위하여 요구되는 전송 광섬유의 분산 및 분산 기울기와 일치되도록 하는 분산 특성을 갖는 것이 바람직 하다.

따라서, 대안적인 DC 광섬유, 보다 구체적으로는 NZDSFs의 분산 및 분산 기울기를 보상할 수 있는 능력을 갖는 광섬유와 1550nm 주변의 광파장 밴드에 대한 다른 포지티브 분산 광섬유를 개발하는 것이 바람직 하다.

본 발명은 분산 보상용(DC) 광섬유에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 100이하의 κ(kappa) 값을 갖는 전송 광섬유의 분산을 보상하는데 특히 적합한 단일 모드 DC 광섬유에 관한 것이다.

도 1은 본 발명을 구현하는 새로운 광도파로에 대한 개략 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 분산 보상 광섬유의 도파로 굴절률 프로파일의 다이어그램.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분산 보상 광섬유의 도파로 굴절률 프로파일에 대한 다이어그램.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분산 보상 광섬유의 도파로 굴절률 프로파일에 대한 다이어그램.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 분산 보상 광섬유의 도파로 굴절률 프로파일에 대한 다이어그램.

도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 분산 보상 광섬유의 도파로 굴절률 프로파일에 대한 다이어그램.

도 7은 LEAF^TM광섬유, 분산 보상 광섬유에 대한 파장 대 분산 및 이들의 조합에 의한 전체 분산에 대한 그래프 다이어그램.

도 8은 본 발명에 따른 광 도파로 광섬유을 채택하는 광섬유 광 통신 시스템의 개략도.

본 발명은 NZDSF의 분산 및 분산 기울기를 보상하는 DC 광섬유에 대한 필요성을 충족시킨다. 여기서 개시되는 DC 광섬유는 NZDSF용 분산 및 분산 기울기를 정확고 또한 대체적으로 완벽하게 보상할 수 있으며, 여기서 이와 같은 DC 광섬유는 1550nm에서의 네거티브 전체 분산 및 네거티브 분산 기울기 양자를 나타낸다.

본 발명의 일실시예는 상대 굴절률을 갖는 중심 코어 세그먼트, 중심 코어 세그먼트의 원주상에 위치하고 중심 코어 세그먼트의 상대 굴절률보다 작은 상대 굴절률을 갖는 디프레스된 모우트 세그먼트(depressed moat segment), 디프레스된 모우트 세그먼트의 원주상에 위치하고 중심 코어 세그먼트의 상대 굴절률보다 작고 평탄 해자 세그먼트의 상대 굴절률 보다 큰 상대 굴절률을 갖는 환형 세그먼트 및 평판 해자 세그먼트의 원주상에 위치하고 환경 세그먼트의 상대 굴절률보다 작고 평탄 해자 세그먼트의 상대 굴절률 보다 큰 상대 굴절률을 갖는 클래드층을 포함하는 분산 및 분산 기울기 보상용 광섬유에 관한 것이다. 세그먼트의 상대 굴절률은 약 1530nm에서 1620nm 범위내에 있는 파장에서 네거티브 분산과, 약 1530nm에서 1620nm 범위내에 있는 파장에서 네거티브 분산 기울기와, 약 1550nm의 파장에서 약 40에서 60 범위 내의 kappa 밸유 및 약 1650nm 보다 작은 광섬유 컷-오프 파장을 형성하도록 선택된다.

본 발명의 다른 실시예는 상대 굴절률을 갖는 중심 코어 세그먼트, 중심 코어 세그먼트를 둘러싸고 중심 코어 세그먼트의 상대 굴절률보다 작은 상대 굴절률을 갖는 제 1 환형 세그먼트, 제 1 환형 세그먼트를 둘러싸고 중심 코어 세그먼트의 상대 굴절률보다 작고 제 1 환경 세그먼트의 상대 굴절률 보다 큰 상대 굴절률을 갖는 제 2 환형 세그먼트, 제 2 환형 세그먼트를 둘러싸고 제 2 환형 세그먼트의 상대 굴절률 보다 작고 제 1 환형 세그먼트의 상대 굴절률 보다 큰 상대 굴절률을 갖는 클래드층을 포함하는 분산 및 분산 기울기 보상용 광섬유에 관한 것이다. 상대 굴절률은 약 1530nm에서 1620nm 범위내에 있는 파장에서 네거티브 분산과, 약 1530nm에서 1620nm 범위내에 있는 파장에서 네거티브 분산 기울기와, 약 1550nm의 파장에서 약 100보다 작거나 또는 동일한 kappa 밸유 및 약 1650nm 보다 작은 광섬유 컷-오프 파장을 형성하도록 선택된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 실시예에 따른 분산 및 분산 기울기 보상용 광섬유를 사용하는 광통신 시스템을 또한 포함한다.

본 발명은 분산 및 분산 기울기 양자를 정확하고 완벽하게 보상하기 위하여 단일 도파관 광섬유를 사용함으로써, 고비용의 보상 재료에 대한 필요성과, 제조상 어렵고 비용이 비싼 보상 광섬유의 사용시에 요구되는 구성 요소 및/또는 심각한 신호 손실을 초래하는 구성 요소에 대한 필요성을 제거할 수 있다.

본 발명의 부가적인 특징 및 장점은 이하 상세한 설명란에서 설명될 것이며, 또한 청구범위 및 첨부된 도면과 연계되어 설명란에 기술된 바와 같이 수행함으로써 이 기술 분야의 당업자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.

상술한 설명은 본 발명의 청구항에 한정된 바와 같은 특질 및 특징을 이해하기 위한 개략적인 내용을 제공하는 단순한 일예로서 이해되어야 한다. 첨부 도면은 본 발명에 대한 보다 정확한 이해를 제공하기 명세서의 구성 부분으로 제공된다. 도면은 본 발명의 원리 및 동작을 설명하는 설명과 함께 본 발명에 대한 다양한 특징과 실시예를 설명한다.

명세서상의 설명에 있어서, 본 발명은 반대로 기재되어 표현된 경우를 제외하고는 다양한 대안적인 방향 및 스텝 순서를 가정할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 기술된 장치, 도면상에 첨부되어 도시된 프로세스 및 다음의 명세서상에 기술된 내용은 첨부된 명세서에 한정된 것을 제외한 본 발명의 실시예로서 또한 이해되어야 한다. 따라서, 여기서 개시된 실시예에 관련된 상세한 범위 및 다른 물리적인 특징은 청구범위가 다르게 표현되지 않는 한 제한적으로 고려되어서는 안된다.

정의

다음과 같은 정의 및 용어는 기술 분야에서 일반적으로 사용되고 있다.

코어 세그먼트 반경은 세그먼트가 제작되는 재료에 대한 굴절률의 관점에서 한정된다. 특정 세그먼트는 제 1 및 최종 굴절률 포인트를 갖는다. 중심 세그먼트는 세그먼트의 제 1 포인트가 중심라인 상에 존재하기 때문에 제로의 내부 반경을 갖는다. 중심 세그먼트의 외부 반경은 도파로 중심 라인으로부터 중심 세그먼트에 대한 굴절률의 최종 포인트까지 연장되는 반경이다. 세그먼트가 중심라인으로부터 이격되어 제 1 포인트를 갖기 때문에, 도파로 중심 라인에서 제 1 굴절률 포인트 위치까지의 반경이 그 세그먼트의 내부 반경이 된다. 유사하게, 도파로 중심 라인에서 세그먼트에 대한 최종 굴절률 포인트 위치까지의 반경이 그 세그먼트의 외부 반경이 된다. 세그먼트의 반경은 편의상 일련의 방식으로 정의될 수 도 있다. 본 명세서에 있어서, 반경은 이하 기술되는 바와 같은 기호에 따라서 정의된다.

- 여기서 사용되는 바와 같이, 세그먼트의 상대 굴절률 △%는 다음 식으로 한정된다.

여기서, n_i는 i로 표시되는 인덱스 프로파일 세그먼트의 최대 굴절률이고, 레퍼런스 굴절률인 n_c는 클래드층의 최소 굴절률로 간주된다. 세그먼트의 모든 포인트는 관련된 상대 굴절률을 갖는다. 최대 상대 굴절률은 일반적인 형상이 공지된세그먼트를 편리하게 특징화시키는 데 사용된다.

- 굴절률 프로파일 또는 인덱스 프로파일이라는 용어는 △% 사이의 관계이거나 또는 선택된 커어 세그먼트에 대한 굴절률 및 반경 사이의 관계이다.

- 도파로 광섬유의 벤드 손실은 규정된 테스트 조건하에서 야기되는 감쇄로서 표시된다. 여기서 참조되는 벤드 테스트는 벤딩에 대한 도파로 광섬유의 상대 저항을 비교하는데 사용된다. 테스트를 형성하기 위하여, 본 발명에 따른 1Km보다 긴 길이를 갖는 DC 광섬유를 직경 6 인치의 맨드릴(mandrel)에 임의의 장력을 가하지 않으면서 감는다. 이후, DC 광섬유의 감쇄를 1550nm의 파장에서 표준 OTDR(Optical Time Domain Reflectometry)을 사용하여 측정한다.

- 유효 면적은 일반적으로 다음과 같이 정의된다.

여기서, 적분 한계는 제로에서 ∞까지이고, E는 전파광과 관련된 전계이다.

- 전송 광섬유와 전송 분산을 완전히 보상하는 분산 보상 광섬유 사이의 관계는 다음과 같은 일반식을 만족시킨다.

여기서, D_DC( λ)는 분산 보상 광섬유의 분산이고, L_DC는 분산 보상 광섬유의 길이이고, D_T( λ)는 전송 광섬유의 분산이고, λ는 광 전송 밴드의 파장이고, L_T는전송 광섬유의 길이이다.

- 전송 라인에 있어서 광섬유에 대한 κ의 바람직한 관계는 다음과 같다.

여기서, κ_DC( λ)는 특정 파장에 있어서의 분산 보상 광섬유의 κ값이고, D_DC는 분산 보상 광섬유에 대한 분산이고, S_DC는 분산 보상 광섬유에 대한 분산 기울기이고, κ_T( λ)는 동일 파장에 있어서의 전송 광섬유에 대한 κ값이고, D_T는 전송 광섬유에 대한 분산이고, S_T는 전송 광섬유에 대한 분산 기울기이다.

명세서 상에 기재되거나 또는 공개되는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유는일반적으로 세그먼트화된 코어를 구비한다. 각 세그멘트는 굴절률 프로파일, 상대 굴절률 퍼센트 △_i%, 및 외부 반경 r_i에 의하여 기술된다. △ 및 r의 첨자 i는 특정 세그먼트를 나타낸다. 세그먼트는 도파로 장축 중심라인을 포함하는 최내각 세그먼트를 시작으로 1-n으로 넘버링되어 있다. 굴절률 n_C를 갖는 클래드층은 코어를 둘러싸고 있다.

DC 광섬유의 각 세그먼트에 대한 반경, 상대 굴절률 및 굴절률 프로파일은 다음 조건: 약 1530nm 에서 1620nm 범위내에 있는 파장에서의 네거티브 분산; 약 1530nm 에서 1620nm 범위내에 있는 파장에서 네거티브 분산 기울기; 약 1550nm의 파장에서 약 40 에서 60 범위 내의 kappa( κ)값; 및 약 1650nm 보다 작은 광섬유 컷-오프 파장을 형성할 수 있도록 선택된다.

명세서상에 기재되거나 또는 공개되는 본 발명에 따른 DC 광섬유는 도 1에 도시된 바와 같이 일반적으로 세그먼트화된 구조를 갖는다. 각 세그먼트는 굴절률 프로파일, 상대 굴절률 퍼센트 △_i%, 및 외부 반경 r_i에 의하여 기술된다. △ 및 r의 첨자 i는 특정 세그먼트를 나타낸다. 세그먼트는 도파로 장축 세로축 중심라인을 포함하는 최내각 세그먼트를 시작으로 r₁에서 r_c순서로 넘버링되어 있다. 굴절률 n_C를 갖는 클래드층은 도파로 광섬유를 둘러싸고 있다. 도시된 예시에 있어서, 광 도파로 보상 광섬유(10)는 외경 r₁을 갖는 중심 코어 세그먼트(12), 외경 r₂을 갖는디프레스된 모트 세그먼트(depressed moat segment)(14), 외경 r₃을 갖는 환형 링 세그먼트(16) 및 외경 r_C을 갖는 글래딩층(18)을 포함한다.

보상 광섬유(10)에 대한 상대 굴절률 프로파일의 일반적인 표시는 보상 광섬유 반경에 대하여 차트화된 상대 굴절률 퍼센트를 보여주는 도 2에 도시되어 있다. 도 2가 3개의 이산적인 세그먼트만을 도시하고 있으나, 기능적 요구조건은 3개 이상의 세그먼트를 갖는 광 도파로 보상 광섬유를 형성함으로써 충족될 수도 있다고 이해될 것이다. 그러나, 일반적으로 제조하기 용이한 더 적은 세그먼트를 갖는 실시예가 바람직하다. 또한, 광섬유(10)는 VAD(Vapor Axial Deposition), MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition) 및 OVD(Outside Vapor Deposition)등을 포함하는 다양한 방법을 통하여 제조될 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.

바람직하게는, 세그먼트(12) 및 (16)은, 여기서 개시되는 광섬유를 형성하기 위하여 다른 형태의 구절율 인덱스 증가 불순물을 또한 채택할 수 있으나, 게르마늄이 도핑된 S_IO₂를 사용하여 형성되고, 따라서 동일한 일반적인 굴절률 프로파일이 달성된다. 유사하게, 세그먼트(14)는 플루오드가 도핑된 S_IO₂를 사용하여 형성되는 것이 바람직하고, 그러나, 플로오드를 대신하여 다른 굴절률 인덱스 감소 불순물을 채택할 수 도 있다. 클래딩 층(18)은 순수 실리카로 형성되는 것이 바람직하나, 굴절률 인덱스 증가 또는 감소 불순물을 또한 포함할 수 도 있기 때문에 도 2에 도시되 굴절률 프로파일 내에 있어서의 △₁, △₂, △₃및 △_C사이의 관계가 유지된다. 또한, 포지티브 상대 굴절률을 표시하는 프로파일(10)내에 있는 세그먼트는 첨가 불순물로서 플루오르를 포함함으로써, 광섬유 세그먼트와 관련된 최종 수분 함유량을 저감시키거나 또는 수분 함량을 감소시킨다.

코어 세그먼트(12)는 약 1.45% 에서 2.35% 내에 존재하는 상대 굴절률(30) △₁을 갖고, 더 바람직하게는 약 1.50% 에서 1.80% 이고, 가장 바람직하게는 1.50% 에서 1.60%이다. 코어 세그먼트(12) 약 2.2 ㎛ 에서 2.8㎛ 범위내에 존재하는 외경(40) r₁을 또한 구비하고, 더 바람직하게는 약 2.5 ㎛ 에서 2.7㎛ 범위내 이고, 가장 바람직하게는 약 2.61 ㎛ 에서 2.64㎛ 범위내 이다. 코어 세그먼트(12)의 외경(40) r₁은 또한 모우트 세그먼트(14)의 내경이다. 따라서, 코어 세그먼트(12)의 외경(40) r₁은 코어 세그먼트(12) 및 오우트 세그먼트(14)의 교차선이 된다. 이 경우에 있어서, 교차점은 코어 세그먼트(12)에 대한 인덱스 프로파일의 하강 부분과수평축(20)과의 교차로서 정의 되고, 여기서 수평축은 S_iO₂로 형성된 비 도핑된 클래드층(18)을 통한 축, 즉 △ = 0%인 상대 굴절률을 갖는 축으로서 정의된다.

모우트 세그먼트(14)는 상대 굴절률(32) △₂를 갖고, 상기 상대 굴절률(32) △₂는 약 -0.65%보다 작거나 동일하고, 더 바람직하게는 약 -1.20% 에서 -0.70% 범위 내에 있고, 가장 바람직하게는 약 -0.80% 에서 -0.70% 범위 내에 있다. 모우트 세그먼트는 약 3.5㎛ 에서 6.0㎛ 범위내에 존재하는 외경(42) r₂을 구비하고, 더 바람직하게는 약 4.8㎛ 에서 5.9㎛ 범위내 이고, 가장 바람직하게는 약 5.5㎛ 에서 5.9㎛ 범위내 이다. 모우트 세그먼트(14)의 외경(42) r₂는 또한 링 세그먼트(16)의 내경이다. 따라서, 모우트 세그먼트(14)의 외경 r₂는 모우트 세그먼트(14)와 링 세그먼트(16)의 교차선이 된다. 이 경우에 있어서, 교차점은 모우트 세그먼트(14)의 인덱스 프로파일의 감소부분과 상기 한정된 바와 같은 수평축과의 교차로서 정의된다. 도시된 예에 있어서, 광섬유(10)는 모우트 세그먼트(14)의 외경(44) r₂에 대한 코어 세그먼트(12)의 외경(42) r₁의 비율로서 약 0.30 에서 0.56 범위 내의 비율 갖고, 보다 바람직하게는 0.44 에서 0.55 범위 내이고, 가장 바람직하게는 0.44 에서 0.48 범위내 이다.

링 세그먼트(16)는 상대 굴절률(34) △₃를 갖고, 상기 상대 굴절률(32) △₂는 약 0.10% 에서 0.30% 범위 내에 있고, 더 바람직하게는 약 0.18% 에서 0.20% 범위 내에 있고, 가장 바람직하게는 약 0.19% 에서 0.20% 범위 내에 있다. 링 세그먼트(16)는 약 6.0㎛ 에서 8.5㎛ 범위 내에 존재하는 중심 반경(44) r₃을 구비하고, 더 바람직하게는 약 6.5㎛ 에서 7.7㎛ 범위 내에 있고, 가장 바람직하게는 약 7.3㎛ 에서 7.4㎛ 범위 내에 있다. 도 2에 도시된 예와 같이 하나 이상의 환형 세그먼트를 갖는 프로파일에 있어서, 링 세그먼트(16)와 같은 최외각 환형 세그먼트는 폭에 의하여 특징지워 진다. 링 세그먼트(16)는 약 4.0㎛의 폭(46)을 갖는다. 도시된 예에 있어서, 폭(46)은 모우드 세그먼트(14)의 상승 부분과 상기 정의된 바와 같은 수평측(20)과의 교차점과, 링 세그먼트(16) 프로파일의 하강 부분과 상기 정의된 바와 같은 수평측(20)과의 교차점 사이의 거리로서 한정된다. 링 세그먼트(16)의 상대 굴절률, △₃및 반경 r₃는 코어 세그먼트(12) 및 모우트 세그먼트(16)보다 더 가변될 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 예를 들면, 더 높고 좁은 링 세그먼트(16) 더 낮고 넓은 링 세그먼트(16)로 대체되는 경우 본 발명에 따른 소망의 특성을 나타내는 광섬유를 달성할 수 있다.

광섬유(10)의 전체 프로파일에 대한 각 세그먼트의 반경, 상대 굴절률 및 굴절률 프로파일은 약 1550nm의 파장에서 다음과 같은 광학 특성을 제공하도록 선택된다: 네거티브 전체 분산, 보다 바람직하게는 -140 ps/nm-km에서 -240 ps/nm-km 사이이고, 가장 바람직하게는 -200 ps/nm-km에서 -240 ps/nm-km 사이의 분산; 네거티브 분산 기울기, 보다 바람직하게는 -2.5ps/nm²보다 작거나 동일한 분산 기울기, 약 100보다 작거나 동일하고, 더 바람직하게는 약 60보다 작거나 동일하고, 가장 바람직하게는 약 40 에서 60 범위내에 있는 κ값; 1650nm이하, 보다 바람직하게는 1550nm 이하, 더 바람직하게는 약 1470nm에서 1530nm 범위 이내, 더욱 바람직하게는약 1500nm보다 작거나 동일하거나, 가장 바람직하게는 1450nm보다 작거나 동일한광섬유 컷오프 파장; 및 8㎛²보다 크거나 동일하고, 더욱 바람직하게는 15㎛²보다 크거나 동일하고, 가장 바람직하게는 18㎛²보다 크거나 동일한 유효 영역.

예시

이하, 본 발명에 대하여 설명 및 예시하고 있는 다음의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

실시예 1에 있어서, 표 1에 리스트화 되고 도 3에 도시된 바와 같이, 굴절률 프로파일을 갖는 광섬유는 1.51%의 피크 상대 굴절률 △₁및 2,62㎛의 외경 r₁을 갖는 코어 영역(12), 약 -0.70%의 피크 상대 굴절률 △₂및 약 5.90㎛의 외경 r₂을 갖는 모우트 세그먼트(14) 및 약 0.19%의 피크 상대 굴절률 △₃및 약 4.0㎛의 폭 w₃을 갖는 링 세그먼트(16)를 포함한다. 상승된 인덱스 세그먼트(12) 및 (16)은 게르마늄 도핑을 사용해서 형성된 반면에 하강된 인덱스 세그먼트(14)는 플루오르 도핑을 사용하여 형성되어 있다. 클래딩 세그먼트(18)는 도핑되지 않은 실리카를 포함하고, 약 6.25㎛의 외경을 갖는다. 실시예 1의 광섬유는 약 1550nm의 파장에서 148 ps/nm-km의 분산과, 약 1550nm의 파장에서 3.02 ps/nm²-km의 분산 기울기 및 약 1550nm의 파장에서약 49의 κ값을 나타낸다. 실시예 1의 광섬유는 약 1637nm의 컷오프 파장과, 약 1501nm의 파장에서 제로 분산 및 1550nm의 파장에서 약 18.6㎛²의 유효 영역을 또한 나타낸다.

본 발명에 따른 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유에 대한 부가적인 실시예가 표 1 및 대응 도면 도 3-6에 열거되어 있다.

표 1

명세서상의 실시예에 열거되어 있는 각 광섬유는 플라즈마 화학 증착 선반을이용하여 먼저 플루오르 도핑된 클래딩을 대략 100 torr의 저압 플라즈마를 가지는 SiO₂기판 튜브상에 퇴적시킴으로서 제작되는 프리폼(preform)으로부터 제조되었다. 퇴적은 튜브 안으로 주입되는 가스, 예를 들면 SiCl₄, O₂및 C₂F₆등의 가스를 반응시키면서 대략 15cm/s의 속도로 튜브를 따라서 마이그로웨이브 헤드 어플리케이터를 횡단시킴으로써 달성되었다. 이후, GeO₂코어가 퇴적되고 결론적인 캐인(resulted cane)은 H₂O₂버너에 의하여 컬랩스되어 고체 캐인을 형성한다. 플라즈마 화학 증착 방법의 주요 장점은 유동성 종류, 예를 들면 게르마늄 및 플루오르 등의 유동성 종류에 대한 이동없이 결합된 유리층을 퇴적시키는 것이다.

도 7은 뉴욕, 코닝, 코닝 주식회사에 의하여 제조 및 입수 가능하고, 표 1 에 열거된 광섬유를 대표하는 대략 4km의 분산 보상 광섬유와 결합된 LEAF^ⓡ광섬유의 100km 범위에 대한 잔여 분산을 도시한다. 특히, 도 7의 파장에 대한 분산 그래프는 LEAF^ⓡ의 100km에 대한 분산 그래프(100), 본 발명에 따른 분산 보상 광섬유의 4km 분산 그래프(102) 및 조합용 전체 분산 그래프(104)를 포하하고 있으며, 그래프는 약 1530nm 에서 1600nm의 파장 범위에 대하여 약 40ps/nm-km에서 60ps/nm-km의 범위내에 있는 분산을 나타낸다. 또한, 도 7의 그래프는 단일 보상 광섬유를 갖는 C-밴드 및 L-밴드 양자에 대한 분산 보상을 나타낸다.

본 발명에 따라 제조된 분산 및 분산 기울기 보상 광 도파로 섬유(10)는 도 8에 도시된 바와 같은 광섬유 전송 시스템(52)에 사용될 수 도 있다. 시스템(52)은 송신기(54)를 구비한 광통신에 존재하는 광 도파로 전송 광섬유 또는 보상용 광섬유(58)를 통하여 화살표(56)에 의하여 표시되는 방향으로 광신호를 송신하기 위하여 채택되는 광 송신기(54)를 포함한다. 시스템(52)은 전송 광섬유(58) 및 광신호(56)를 수신하기 위하여 채택되는 광 수신기(60)를 구비하는 광 통신에서 분산 및 분산 기울기 보상용 광섬유(10)를 또한 포함한다. 광섬유(10)는 코일 형상으로 시스템(52) 내부에 채택될 수 도 있고, 박스 내부에 채택될 수 도 있으며, 또한 기술분야에 서 공지된 임의의 다른 형태나 패키지로서 채택될 수 도 있다. 대부분의 시스템에 있어서, 전송 광섬유(58) 및 보상 광섬유(60)의 양측 단부는 양방향 신로 전송이 가능하고, 송신기(54) 및 수신기(60)는 단순히 설명을 위하여 도시되어 있다.

여기서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 및 이와 유사한 범위 내에서 발생되는 본 발명에 대한 수정 및 변경을 커버하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (14)

1. 상대 굴절률을 갖는 중심 코어 세그먼트;

   중심 코어 세그먼트의 원주상에 위치하고 상기 중심 코어 세그먼트의 상대 굴절률보다 작은 상대 굴절률을 갖는 디프레스된 모우트 세그먼트;

   디프레스된 모우트 세그먼트의 원주상에 위치하고 중심 코어 세그먼트의 상대 굴절률보다 작고 디프레스된 모우트 세그먼트의 상대 굴절률 보다 큰 상대 굴절률을 갖는 환형 세그먼트; 및

   환형 세그먼트의 원주상에 위치하고 환경 세그먼트의 상대 굴절률보다 작고 디프레스된 모우트 세그먼트의 상대 굴절률 보다 큰 상대 굴절률을 갖는 클래드층을 포함하고,

   상대 굴절률은 약 1530nm에서 1620nm 범위내의 파장에서 네거티브 분산; 약 1530nm에서 1620nm 범위내의 파장에서 네거티브 분산 기울기; 약 1550nm의 파장에서 약 40 에서 60 범위 내의 κ(kappa)값; 및 약 1650nm 보다 작은 광섬유 컷-오프 파장을 형성하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
2. 제 1항에 있어서,

   상대 굴절률은 약 1525nm 에서 1565nm 범위 내의 파장에서 약 -2.5ps/nm²-km보다 작거나 동일한 분산 기울기를 형성할 수 있도록 또한 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
3. 제 1 항에 있어서,

   상대 굴절률은 1550nm의 파장에서 약 -240ps/nm-km 에서 -140ps/nm-km의 범위 내 보다 작은 분산을 형성할 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
4. 제 1 항에 있어서,

   상대 굴절률은 약 1470nm에서 1530nm 범위 내의 광섬유 컷-오프 파장을 형성할 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
5. 제 1 항에 있어서,

   상대 굴절률은 약 1450nm 이하의 광섬유 컷-오프 파장을 형성할 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
6. 제 1 항에 있어서,

   중심 코어 세그먼트의 상대 굴절률은 약 1.40% 에서 2.40% 범위 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
7. 제 6 항에 있어서,

   디프레스된 모우트 세그먼트의 상대 굴절률은 약 -0.65% 이하인 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
8. 제 7항에 있어서,

   디프레스된 모우트 세그먼트의 상대 굴절률은 약 -1.20% 에서 -0.70% 범위 내인 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
9. 제 1 항에 있어서,

   중심 코어 세그먼트는 약 2.2㎛ 에서 2.8㎛ 범위 내의 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
10. 제 9 항에 있어서,

    디프레스된 모우트 세그먼트는 약 3.5㎛ 에서 6.0㎛ 범위 내의 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유
11. 제 1 항에 있어서,

    중심 세그먼트 외경과 디프레스된 모우트 세그먼트 외경 사이의 비율은 약 0.44 에서 0.55 범위 내인 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
12. 제 1 항에 있어서,

    중심 코어 세그먼트는 약 2.2㎛ 에서 2.8㎛ 범위 내의 외경을 갖고, 중심 코어 세그먼트의 상대 굴절률은 약 1.4% 에서 2.4% 범위 내이고, 디프레스된 모우트 세그먼트는 약 3.5㎛ 에서 6.0㎛ 범위 내의 외경을 갖고, 디프레스된 모우트 세그먼트의 상대 굴절률은 약 -0.65% 보다 작거나 동일하고, 환형 링 세그먼트는 약 6.0㎛ 에서 8.5㎛ 범위 내의 외경, 약 4.0㎛의 폭 및 약 0.1% 에서 0.3% 범위 내의 상대 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
13. 제 1항에 있어서,

    상대 굴절률은 약 60보다 작거나 동일한 κ(kappa)값을 제공할 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유.
14. 광신호 전송을 위하여 채택되는 광 송신기;

    광송신기와 광통신을 수행하는 송신용 광섬유;

    상대 굴절률을 갖는 중심 코어 세그먼트, 중심 코어 세그먼트의 원주상에 위치하고 상기 중심 코어 세그먼트의 상대 굴절률보다 작은 상대 굴절률을 갖는 디프레스된 모우트 세그먼트, 디프레스된 모우트 세그먼트의 원주상에 위치하고 중심 코어 세그먼트의 상대 굴절률보다 작고 디프레스된 모우트 세그먼트의 상대 굴절률 보다 큰 상대 굴절률을 갖는 환형 세그먼트 및 환형 세그먼트의 원주상에 위치하고 환경 세그먼트의 상대 굴절률보다 작고 디프레스된 모우트 세그먼트의 상대 굴절률 보다 큰 상대 굴절률을 갖는 클래드층을 포함하고, 전송용 광섬유와 광통신을 수행하는 분산 및 분산 기울기 보상 광섬유; 및

    상대 굴절률이 약 1530nm에서 1620nm 범위내의 파장에서 네거티브 분산, 약 1530nm에서 1620nm 범위내의 파장에서 네거티브 분산 기울기, 약 1550nm의 파장에서 약 40에서 60 범위 내의 κ(kappa)값 및 약 1650nm 보다 작은 광섬유 컷-오프 파장을 형성하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 보상 광섬유와 광통신을 수행하는 광 수신기

    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 통신 시스템.