KR20050021486A - 낮은 분산 기울기 전송 섬유를 위한 분산 보상 섬유 및그것을 이용한 광 전송선로 - Google Patents

낮은 분산 기울기 전송 섬유를 위한 분산 보상 섬유 및그것을 이용한 광 전송선로 Download PDF

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KR20050021486A KR10-2005-7000777A KR20057000777A KR20050021486A KR 20050021486 A KR20050021486 A KR 20050021486A KR 20057000777 A KR20057000777 A KR 20057000777A KR 20050021486 A KR20050021486 A KR 20050021486A
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Abstract

낮은 기울기 전송 섬유(NZDSF와 같은)용 DC섬유 및 그 것을 포함하는 전송선로. DC유는 1.8%보다 작은 값인 코어 델타(△1), -0.9%보다 큰 값인 모우트 델타(△2)를 구비한 중심 코어를 둘러싸는 모우트, 및 양의 링 델타(△3)를 구비한 모우트를 둘러싸는 링을 구비하는 굴절률 프로파일을 포함한다. DC섬유의 굴절률 프로파일은 -40보다 작고 -87㎰/㎚/㎞보다 큰 전체 분산, 및 1550㎚에서 모두 165보다 크고 270㎚보다 작은 к값을 제공하도록 선택된다. 전송선로에서 사용될 때, DC섬유는 C, L 및 C+L 전체에서 낮은 평균 잔여 분산을 제공하는데, 그 때, 그러한 전송선로는 4 및 10㎰/㎚/㎞ 사이의 전체 분산을 갖는 전송 광섬유 및 1550㎚에서 0.045㎰/㎚2/㎞보다 작은 분산 기울기를 포함한다.

Description

낮은 분산 기울기 전송 섬유를 위한 분산 보상 섬유 및 그것을 이용한 광 전송선로{Dispersion compensating fiber for low dispersion slope transmission fiber and optical transmission line utilizing same}
본 발명은 일반적인 광섬유에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DC섬유 및 NZDSF 전송 광섬유와 DC섬유의 결합을 포함하는 전송선로로에 관한 것이다.
고 데이터 속도 및 광 대역폭 시스템은 정보통신 산업에 필요로 한다. 따라서, 장거리 및 광 대역폭에 걸쳐 작동하는 높은 비트율 전송용으로 디자인된 고성능 광섬유에 대한 연구가 강화되어 왔다. 그러나, 이러한 고 데이터 속도 및 광 대역폭은 그것들과 관련된 패널티(penalties)를 갖는다. 특히 분산은 그러한 시스템상에 중요한 문제이다. 더욱 상세하게는, 높은 데이터 비율 전송 광섬유의 길이 방향으로 양의 분산이 형성된다. 케이블 또는 분산 보상 모듈(DCM's)을 포함하는 분산 보상(DC:Dispersion Compensating) 광섬유는 그와 같은 분산을 보상하도록 디자인된다. 이와 같은 광섬유는 일반적으로 음의 분산 기울기 및 음의 전체 분산을 갖고, 상기 분산은 섬유의 근 거리가 먼 전송 지역의 양의 분산 및 양의 기울기에 대해 보상할 수 있을 정도로 큰 음의 값을 구비한다. 1525㎚ 및 1625㎚ 사이의 C- 및 L-대역(band)에 대해, DC섬유의 휨 성능(매크로(macro) 휨 및 마이크로(micro) 휨 양쪽) 및 분산과 к(kappa) 선형성(к는 특정 파장에서 총분산을 분산기울기로 나눈 값이다)과 같은 다른 특성들이 매우 중요하다.
따라서, (1)파장 범위(1525㎚부터 1625㎚)에서 C- 및 L-대역에 걸친 선형적 특성을 나타내고; (2)높은 강도, 낮은 감쇠 및 손실을 감소시키는 미시적 및 거시적 휨에 바람직한 저항과 같은 일반적으로 높은 실행 광섬유 특성을 유지하며; 및 (3)낮은 평균 잔여 분산을 갖는 C 및 L대역을 가로질러 낮은 기울기 NZDSF 전송 광섬유에 대한 보상에 특히 효과적인 DC섬유가 요구된다.
도 1은 본 발명에 따른 DC섬유를 포함하는 전송선로의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 DC섬유의 실시예의 대표 단면도이다.
도 3은 광섬유의 굴절률 프로파일을 특성화하는 다양한 특성을 설명하는 본 발명에 따른 DC섬유의 일실시예에 대한 굴절률 프로파일의 그래프이다.
도 4∼10은 본 발명에 따른 DC섬유의 다른 실시예에 대한 굴절률 프로파일의 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 도 3∼10의 DC섬유에 대한 파장의 함수로써 전체 분산의 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 도 3∼10의 DC섬유에 대한 파장의 함수로써 분산 기울기의 그래프이다.
도 13은 본 발명에 따른 도 3∼10의 DC섬유에 대한 파장의 함수로써 к의 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 DC섬유를 포함하는 전송선로에 대한 파장의 함수로써 평균 잔여의 분산의 그래프이다.
도 15는 사용되기 위해 디자인된 본 발명에 따른 DC섬유를 갖는 낮은 기울기 전송 광섬유의 굴절률의 그래프이다.
도 16은 도 15의 전송 광섬유에 대한 파장의 함수로써 분산의 그래프이다.
정의
다음과 같은 정의가 본 명세서에서 사용된다.
굴절률 프로파일 - 굴절률 프로파일은 DC섬유에 대한 굴절률 및 광섬유 반경(상기 광섬유의 중심선으로 측정된)사이의 관계이다.
세그먼티드(segmented) 코어 - 세그먼티드 코어는 제 1 및 제 2 세그먼트(예를 들면, 중심 코어, 모우트 및 링)와 같은, 물리적인 코어상에 다중의 세그먼트를 갖는 것이다.
각 코어 세그먼트는 각각의 굴절률 프로파일 및 그속에서 최대 및 최소의 굴절률을 갖는다.
반경 - 도 3에 도시한 바와 같이, 코어(21)의 상기 세그먼트의 반경은 상기 광섬유(20)의 굴절률 프로파일의 상기 세그먼트의 시작 및 끝 점과 관련되어 정의된다. 도 3은 본 명세서에 사용된 R1, R2 및 R3의 정의를 최대한 설명한다. 같은 치수 규약이 도 4-10에서 본 명세서에 기술된 다른 굴절률 프로파일의 반경을 정의하는데 적용된다. 중심 코어(22)의 반경 R1은 굴절률 프로파일이 클래딩(28)과 비교하여 측정됨으로써 상대 굴절률 영(23)을 가로지르는 점에서 DC섬유의 중심선 CL로부터 확장하는 거리이다. 모우트(moat) 세그먼트(24)의 외부 반경(R2)은 모우트의 외부 모서리가 클래딩(28)과 비교하여 측정됨으로써 굴절률 영(23)을 가로지르는 점에서 중심선 CL로부터 반경까지 확장된다. 반경 R3은 링(26)의 근접한 중심에서 반경점으로 측정된다. 특히, R3는 절반 높이 치수 Wh의 중심점(27)까지로 측정된다. 절반 높이 치수는 △3/2의 위치에서의 폭 Wh이며, 클래딩(28)에 상대적으로 측정된다.
유효 영역 - 유효 영역은 다음과 같이 정의된다:
Aeff = 2π(∫E2r dr)2/(∫E4r dr), 여기서 적분구간은 0부터 ∞까지 이고, r은 광섬유 반경이며, E는 1550㎚에서 측정된 전파된 빛과 관련된 전기장이다.
△% 또는 델타(%) - 용어 △% 또는 델타(%)는 다음 방정식에 의해 정의된 굴절률의 상대적인 측정을 표현한다:
△% = 100(ni 2-nc 2)/2ni 2
여기서, 만약 다르게 명시하지 않는다면, ni는 각각의 영역 i(예컨대, 22, 24, 26)에서 최대 굴절률(가장 높은 양의 값 또는 가장 낮은 음의 값)이고, 만약 다르게 명시하지 않는다면, nc는 클래딩(예컨대, 28)의 글절률이다.
α-프로파일 - 알파프로파일 또는 α-프로파일이란 용어는 다음 방정식에 따른 △(b)%에 의해 표현된 코어(22)의 굴절률 프로파일을 가리킨다. 여기서 b는 반경이다.
△(b)% = [△(b0)(1-[|b-b0| / (b1-b0)]α)]100
여기서 b0는 코어의 프로파일의 최대점이고 b1은 △(b)%가 제로이고 b는 bi≤b≤bf의 범위에서 점이다. 여기서, △%는 전술된 바와 같이 정의되고, bi는 α- 프로파일의 초기 값이고, bf는 α- 프로파일의 최종 값이고, 및 α는 실수인 지수이다. α- 프로파일의 초기 및 최종 값은 선택되고 컴퓨터 모델로 들어간다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 만약 α- 프로파일이 계단형 프로파일에 의해 선행된다면, α- 프로파일의 시작 점은 α- 프로파일 및 계단형 프로파일의 교점이다. 상기 모델에서 인접하는 프로파일 세그먼트의 프로파일을 갖는 α- 프로파일의 부드러운 접합을 가져오기 위하여, 방정식은 다음과 같이 쓰여진다;
△(b)% = [△(ba) + [△(b0) - △(ba)]{(1-[|b-b0|/(b1 -b0)]α}]100
여기서 ba는 인접하는 세그먼트의 최초의 점이다.
핀 어레이 매크로 휨(macro-bending) 테스트 - 이 테스트는 매크로 휨에서 광섬유의 상대적인 저항을 비교하는데 사용된다. 이러한 테스트를 수행하기 위해, 유도된 손실이 발생하지 않도록 광섬유가 배열되어 있을 때, 감쇠 손실이 측정된다. 그리고 나서 이러한 광섬유는 핀 어레이 주위에 감기고 감쇠가 다시 측정된다. 휨에 의해 유도된 손실은 ㏈ 단위로 두 감쇠 측정치 사이의 차이이다. 핀 어레이는 단일 열에 배열되고 평평한 표면상의 고정 수직 위치에 배치된 열 개의 원통의 핀집합이다. 핀 간격은 중심에서 중심까지 5㎜이다. 핀 직경은 0.67㎜이다. 광섬유는 인접한 핀들의 반대면을 통과하게 된다. 테스트동안, 광섬유는 상기 광섬유가 핀의 주변부와 일치시키는데 충분한 압력하에 배치된다.
측면 로드(load) 테스트 - 여기서 언급된 또다른 휨 테스트는 광섬유의 마이크로 휨 저항의 측정을 제공하는 측면 로드 테스트이다. 이 테스트에서, 광섬유의 전술된 거리는 두 개의 평평한 판 사이에 배치된다. #70 와이어 메시(mesh)는 상기 판들중 어느 한 판으로 접착된다. 판 및 참고 감쇠 사이에 샌드위치된 광섬유의 알려진 거리는 판이 30N의 힘으로 압박되는 동안에 측정된다. 그리고 나서 70N의 힘이 판에 인가되고 감쇠의 상승은 ㏈/m 단위로 측정된다. 감쇠에서의 상승은 광섬유의 측면의 로드 감쇠이다.
요약
본 발명의 실시예에 따르면, 1.8% 보다 작은 양의 코어 델타(△1)를 구비한 중심 코어, -0.9%보다 큰 음의 모우트 델타(△2)를 구비한 중심 코어를 둘러싸는 모우트, 및 양의 링 델타(△3)를 구비한 모우트를 둘러싸는 링을 포함하는 굴절률 프로파일을 구비한 DC섬유가 제공된다. DC섬유의 굴절률 프로파일은 1550㎚에서 -40보다 작고 -87㎰/㎚/㎞보다 큰 전체 분산; 및 1550㎚에서의 건체 분산을 165보다 크고 270㎚보다 작은 분산 기울기로 나눈 것으로 정의되는 к값을 제공하도록 선택된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 DC섬유가 1550㎚에서 4 및 10㎰/㎚/㎞ 사이의 전체 분산, 및 1550㎚에서 0.045㎰/㎚2/㎞보다 작은 양의 분산 기울기를 구비한 전송 광섬유와 광학적으로 연결된 광전송선로가 제공 된다.
본 발명에 따른 DC섬유는 낮은 휨 손실을 구비하는 동시에 높은 유효 영역(1550㎚에서 18㎛2보다 큰)을 구비하는 장점을 갖는다. 유효 영역은 낮은 결합 손실, 낮은 비선형, 및 감소된 네 개의 최소화하는 파장 및 크로스(cross) 위상 변조를 허용한다. 또한, 중심 코어의 낮은 도펀트(dopant) 농도 때문에 DC섬유의 상대적으로 낮은 코어 델타는 낮은 감쇠를 야기한다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 이하의 상세한 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로는 설명된 내용으로부터 당업자에게 명백하거나 또는 상세한 설명, 청구항 및 도면을 포함하여 여기에 설명된 발명을 실시함으로서 이해될 것이다.
종래의 일반적인 설명 및 본 발명에 따른 이하의 상세한 설명의 실시예는 모두 본 발명의 실시예들을 제공하는 것이고, 청구항에 따른 본 발명의 특징을 개략적인 설명을 제공하도록 의도된다. 첨부하는 도면은 본 발명의 더나은 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부로 통합된다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 설명하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 동작을 설명한다.
이하, 도면에 설명된 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 가능하면, 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 가리킨다.
한정적 의미가 아닌 하나의 예로써, 본 발명의 일 실시예에 따라 도1에는 DC섬유(20)에 광학적으로 연결된 전송 섬유(19), 예컨대 낮은 기울기 비영점 분산 시프티드 광섬유(NZDSF:Non-Zero Dispersion Shifted Fiber)가 도시되어 있다. 전송선로(18)의 전송 광섬유(19)로는 도 15 및 도 16를 참조하여 설명된 바와 같은 낮은 기울기 NZDSF가 바람직하다. 전송 광섬유(19)는 1550㎚에서 약 4 및 10㎰/㎚/㎞ 사이; 더욱 바람직하게는 1550㎚에서 약 4 및 8㎰/㎚/㎞ 사이에서 양의 분산, 및 1550㎚에서 약 0.045㎰/㎚2/㎞보다 작은 양의 분산 기울기를 구비한다. NZDSF 전송 광섬유(19)의 к는 1550㎚에서 약 147 및 240㎚ 사이인 것이 바람직하다. 본 명세서에서, к는 1550㎚에서 광섬유의 분산 기울기에 의해 분할된 1550㎚에서의 광섬유의 전체 분산으로 정의된다. 전송선로(19)에서, DC섬유(20)는 전송 광섬유(19)(화살표 A로 표시됨)를 통해 빛의 신호를 통과시키는 것으로부터 기인한 분산의 성장을 보상한다. 비록 시스템이 단일 방향인 것으로 설명되었으나, 본 명세서에 설명되었으나, 본 명세서에 설명된 DC섬유(20)를 포함하는 전송선로는 양방향 신호를 갖는다는 점이 인식되어야 한다.
대표적인 전송선로(18)에서, 전송 광섬유(19)(예를 들면, NZDCF)의 성장 분산은 DC섬유(20)의 짧은 거리에 의해 보상되며, 본 발명에서는 약 6에서 14 사이에 길이를 갖는다. 전송선로(18)는 전치증폭기(42) 및 파워증폭기(44) 또는 임의의 다른 통상적인 증폭기 설치를 포합할 수 있다. 선(18)은 송신기(40) 및 수신기(46)와 같은 다른 통상적인 구성 요소를 또한 포함할 수 있다. 광학적으로, 전송선로(18)은 수신기(46)에 종단하는 대신에 하나 이상의 NZDSF 또는 다른 전송 광섬유의 추가적인 길이에 연결될 것이다. 여과기, 연결기 및 증폭기와 같은 추가적인 구성 요소가 전송선로에 또한 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 DC섬유(20)는 도 1∼3에 도시된 바와 같이 바람직하게는 양의 델타를 구비한 중심 코어(22), 음의 델타를 구비한 모우트(24), 및 양의 델타 모든 델타(클래딩(28)에 상대적으로 측정됨)를 구비한 링(26)을 포함하는 세그멘티드 코어 구조를 갖는다.
도 3∼10에 도시된 DC섬유(20)의 집합은 1.8%보다 작은 양의 최대 코어 델타(△1)를 갖는 중심 코어(22)를 구비한 물리적인 코어(21)를 갖는 굴절률 프로파일, -0.9%보다 큰 음의 최소 모우트 델타(△2)를 구비한 중심 코어(22)를 둘러싸는 모우트(24), 및 양의 링 델타(△3)를 포함하는 모우트를 둘러싸는 링(26)을 포함한다. DC섬유(20)의 굴절률 프로파일은 1550㎚에서 -40보다 작고 -87㎰/㎚/㎞보다 큰 전체 분산; 및 1550㎚에서의 전체 분산을 1550㎚에서 분산 기울기로 나눈 것으로 대응되는 165보다 크고 270㎚보다 작은 к를 제공하도록 선택된다. DC섬유(20)에 대한 분산 기울기는 바람직하게는 1550㎚에서 -0.20 및 -0.45㎰/㎚2/㎞ 사이; 보다 바람직하게는 1550㎚에서 -0.3보다 작고 -0.45㎰/㎚2/㎞보다 크다. 본 발명에 따른 분산 보상 광섬유(20)의 모든 실시예에 대해 전체 분산, 분산 기울기 및 к도면이 도 11∼13에 도시되어있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 모든 DC섬유(20)는 (도 2 및 3에 도시된 바와 같이) 1.8%보다 작은 값을 구비한 중심 코어상에 가장높은 점까지 측정된 코어 델타(△1)을 갖는 중심 코어(22)를 갖는 코어(21), (모우트상에 가장 낮은 점까지 측정된) -0.9%보다 작은 음의 최소 델타 값을 갖는 모우트 델타(△2)를 갖는 중심 코어(22)를 둘러싸는 모우트(24), 및 링상에 가장 높은 점까지 측정된 양의 링 델타(△3)을 구비한 모우트(24)를 둘러싸는 링(26)을 포함하는 구조를 갖는다. 코어(22)는 α-프로파일을 포함하며, 여기서 α는 약 2 및 5 사이이다. DC섬유(20)는 바람직하게는 규소인 코어(21)를 둘러싸는 클래딩(28)을 포함하고, (불소와 같은) 다른 바람직한 도펀트(dopant)도 포함할 수 있다. DC섬유(20)의 클래딩(28)은 바람직하게는 아크릴 우레탄 코팅과 같은(도 2참조), 통상적인 중합체 코팅(30)에 의해 둘러싸인다. 바람직하게는, 코팅(30)은 당업자들에게 알려진 바와 같이, 낮은 모듈러스(modulus) 제 1의 코팅, 및 높은 모듈러스 외부 제 2의 코팅을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 DC섬유(20)는 바람직하게는 중심 코어(22)(클래딩 기준(23)에 상대적으로 정의된)의 외부 모서리까지의 반경(R1)을 바람직하게는 0.3보다 크고 0.45보다 작은; 보다 바람직하게는 0.37보다 크고 0.42보다 작은 모우트(24)(클래딩 기준(23)에 상대적으로 정의된)의 외부 모서리까지의 반경(R2)으로 나눈값으로 정의되는 코어-모우트 비율(C-M ratio)을 갖는다.
보다 명확한 설명을 의해, 전송 선로(18)(도 1)는 NZDSF와 같은 양의 분산, 양의 기울기 전송섬유(19)의 제 1 섹션 및 음의 전체 분산 및 음의 분산 기울기를 갖는 본 발명에 따른 DC섬유(20)를 포함한다. 본 명세서에 설명된 전송선로(18)는 C-,L- 및 C+L 대역에 걸쳐 매우 낮은 평균 잔여의 분산을 나타낸다. 도 14는 이하에서 상세히 설명할 본 발명의 DC섬유(20)의 대표 실시예를 포함하는 전송선로(18)의 평균 잔여 분산을 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따른 DC섬유(20)는, 예를 들면, 통상적인 분산 보상 모율(DCM:Dispersion Compensating Module)의 형태로 하우징된다.
본 발명에 따르면, 이하에서 DC섬유(20)의 굴절률 프로파일의 집합을 보다 상세히 설명한다. 도 3은 DC섬유(20)의 집합의 굴절률 구조를 설명하는데 이용된다. DC섬유(20)의 집합에 대한 굴절률 프로파일이 도 3∼10에 제공된다. 각각의 DC섬유(20)는 광섬유의 최외각의 유리 주변부까지 확장하는 클래딩(28)에 의해 둘러싸인 코어(21)를 포함하는 굴절률 프로파일을 구비한다. 코어(21)는 1.8%보다 작은 값을 갖는 코어 델타(△1)를 갖는 중심 코어(22), -0.9%보다 작은 음의 값을 갖는 모우트 델타(△2)를 구비한 중심 코어(22)를 둘러싸는 모우트(24), 및 양의 링 델타(△3)를 구비한 모우트(24)를 둘러싸는 링(26)을 포함한다.
중심코어(20)의 외부 모서리까지의 반경(R1)을 모우트(24)의 외부 모서리까지의 반경(R2)으로 나눈 것으로 정의되는 DC섬유(20)의 코어-모우트 비율은 바람직하게는 0.3보다 크고 0.45보다 작다. 본 발명인 DC섬유의 하나의 특수한 장점은 유효 영역이 1550㎚에서 18㎛2보다 큰, 반면에 1550㎚에서 핀 어레이 휨 손실은 8㏈보다 작게 유지되는 것에 있다.
도 4∼8에 도시된 본 발명에 따른 DC섬유(20)의 집합내에서, 1550㎚의 파장에서 더욱 바람직한 전체 분산 범위는 -40보다 작고 -70㎰/㎚/㎞보다 큰 것이다. 도 3∼10에 도시된 바와 같이, DC섬유(20)의 집합내의 분산 기울기는 1550㎚에서 -0.2보다 작고 -0.45㎰/㎚2/㎞보다 크며; 보다 바람직하게는 1550㎚에서 -0.3보다 작고 -0.45㎰/㎚2/㎞보다 크다. 1550㎚에서 DC섬유(20)의 집합에 대한 к는 바람직하게는 175보다 크고 230㎚보다 작다.
도 13에 도시된 바와 같이, DC섬유(20)의 집합은, 바람직한 전송 대역에 걸쳐 선형의 к값을 구비하고, 예를 들면 C-대역(1525∼1565㎚)에 걸쳐 거의 평평한, 및 L-대역(1565∼1625㎚)에 점차적으로 경사진, 그렇게 함으로써 전송선로(18)에 낮은 잔여의 분산을 제공하는 훌륭한 지원자로 만든다. 특히, 도 13에 도시된 바와 같이, DC섬유(20)는 1525내지 1625㎚까지의 파장 범위에 대해 150 내지 450㎚ 사이의 к값을 갖고 이중 일부는 1525로부터 1625㎚까지의 C- 및 L- 대역에 대해 150 내지 250㎚의 범위를 갖는다.
본 발명에 따른 DC섬유(20)의 집합체의 구조는 도 3∼10에 도시되어 있고, 실시예 1∼8로써 아래의 표 1에 리스트되어 있다. 도 3은 반경 특성 R1, R2, R3, 델타 변수 △1, △2 및 △3, 링 하프 폭 Wh(하프 링 델타 △3/2에서 측정된 폭), 및 링 오프셋 R0를 나타낸다. 특히, 도 3에 대한 이러한 변수를 측정하기 위해 이용되는 통상적인 규약은 도 3만을 참조하여 나타내었으나, 도 4∼10의 굴절률 프로파일에도 적용된다.
본 발명에 따른 도 3∼10의 DC섬유(20)의 집합에 대해, 중심 코어(22)의 코어 델타(△1)는 1.8%보다 작은; 더욱 바람직하게는 1.5%보다 작다. 중심 코어(22)의 코어 반경(R1)은 약 1.7 및 2.2㎛ 사이; 보다 바람직하게는 1.9 및 2.15㎛ 사이이다. 각각의 DC섬유(20)는 음의 모우트 델타(△2)를 구비한 모우트(24)를 포함한다. DC섬유(20)의 집합체에 대한 모우트 델타(△2)는 -0.9%보다 크고; 바람직하게는 -0.6%보다 크며; 및 가장 바람직하게는 약 -0.35% 및 -0.5% 사이이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 모우트(24)의 외부 모우트 반경(R2)는 DC섬유의 중심선(centerline)으로부터 4.4 및 5.5㎛ 사이가 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 모우트 반경(R2)는 광섬유의 중심선으로부터 약 4.9 및 5.4㎛ 사이에 존재한다.
본 발명의 추가적인 특징에 따르면, DC섬유(20)의 집합체의 굴절률 프로파일은 양의 링 델타(△3)를 구비한 링(26)을 포함한다. 링 델타(△3)는 0.25% 및 0.5% 사이가 바람직하고, 및 링(26)의 개략적인 중심까지 측정되면 링 반경(R3)은 약 6.5 및 8.5 사이이고; 및 더욱 바람직하게는 7.0 및 8.4㎛ 사이이다. 링(26)은 바람직하게는 약 1.6부터 2.2㎛ 사이이고; 더욱 바람직하게는 1.7 및 2.0㎛ 사이에 바람직한 링 하프 폭(Wh)를 구비한다. DC섬유(20)의 이러한 집합체에 대해, 링(26)은 정의된 링 오프셋 R0만큼 모우트(24)의 외부 모서리로부터 오프셋된다. 링 오프셋 R0는 다음과 같이 결정된다:
R0 = [R3-R2] - Wh/2
DC섬유(20)의 집합체에 대한 R0는 바람직하게는 0.5㎛보다 크고; 더욱 바람직하게는 1.0㎛보다 크고; 및 가장 바람직하게는 0.75 및 2.5㎛ 사이에 존재한다.
실시예
본 발명은 아래 표 1에 요약된 다음의 실시예에 의해 더욱 명확해질 것이다. 표 1은 도 3∼10에 대응하는 본 발명에 따른 DC섬유에 대한 특성(1550㎚에서의 전체 분산, 1550㎚에서의 유효 영역, 1550㎚에서의 к, 1550㎚에서의 핀 어레이, 1550㎚에서의 측면 로드(load), 1550㎚에서의 유효 영역, 및 컷오프 파장) 및 굴절률 구조 변수(△1, △2, △3, R1, R2, R3, R0, Wh, 및 코어-모우트(C-M) 비율)를 포함한다. 실시예의 식별을 위해, 레전드(Legend)가 각각의 도면에 포함되어 있다.
표1 - DC섬유 실시예
번 호 레전드 분산㎰/㎚/㎞ 기울기㎰/㎚2/㎞ к(㎚) △1% △2% △3%
1 K167 -73 -0.44 167 1.25 -0.45 0.31
2 K180 -67 -0.38 180 1.26 -0.48 0.33
3 K185 -44 -0.23 185 1.09 -0.43 0.29
4 K194 -68 -0.35 194 1.31 -0.45 0.32
5 K211 -52 -0.25 211 1.44 -0.44 0.32
6 K228 -64 -0.28 228 1.37 -0.41 0.30
7 K253 -87 -0.33 253 1.51 -0.40 0.31
8 K267 -72 -0.27 267 1.48 -0.37 0.32
표1 - 계속됨
번호 레전드 R1(㎛) R2(㎛) R3(㎛) R0(㎛) 하프폭(㎛) 코어모두트Ratio 핀어레이@1550㎚(㏈) 측면로드@1550㎚㏈/m 유효영역(㎛2) λc(㎚)
1 K167 1.89 5.18 7.27 1.08 2.02 0.36 6.62 0.79 20.2 1699
2 K180 1.92 4.99 7.04 1.12 1.87 0.39 4.33 0.44 19.7 1638
3 K185 2.01 5.07 8.02 2.08 1.73 0.41 4.43 0.48 21.6 1671
4 K194 2.04 4.95 7.38 1.55 1.76 0.41 6.49 0.72 21.1 1672
5 K211 2.11 5.34 7.40 1.14 1.85 0.40 1.77 0.21 19.4 1677
6 K228 2.00 5.15 7.38 1.24 1.98 0.39 2.78 0.36 20.4 1707
7 K253 1.75 4.78 7.28 1.65 1.71 0.37 2.82 0.30 19.1 1642
8 K267 1.73 4.55 7.02 1.47 2.01 0.38 0.34 0.05 18.2 1732
표 2 - 낮은 기울기 NZDSF 전송 광섬유 데이터
특 성 값
분산(㎰/㎚/㎞)@1550㎚ 6.1
기울기(㎰/㎚2/㎞)@1550㎚ 0.032
람다 영(㎚) 1395
к(㎚)@1550㎚ 191
도 14는 위에 표 1 및 본 명세서의 도 6에 K194로 디자인된 DC섬유(20)의 10㎞, 및 표 2의 영이 아닌 DC섬유(19)의 100㎞를 포함하는 전송선로(18)에 대해 C 및 L 대역(1525부터 1625㎚)에 걸쳐 모델화된 평균 잔여 분산의 도면(64)를 나타낸다. 바람직한 전송 광섬유(19)에 대한 프로파일 도면은 도 15에 도시되고, 반면에 전송 광섬유에 대한 분산 도면은 도 16에 도시되어 있다. 도 15에 도시된 것처럼, 바람직한 전송 광섬유(19)는 중심코어(4), 환영의 모우트 영역(6), 링(8) 및 거터(10)을 포함한다. 코어(4) 및 링(6)은 게르마늄이 첨가되는 것이 바람직하고 클래딩(12)에 상대적인 양의 델타를 구비하고, 반면에 모우트(6) 및 거터(10)는 불소가 첨가되고 클래딩(12)에 비교해서 바람직하게는 음의 델타를 구비한다. 이와 같은 전송 광섬유의 더욱 상세한 설명은 본 명세서에 일체화되는 공개 "낮은 기울기 분산 시프티드 광섬유"라 타이틀이 붙은 2/15/02 파일에 미국 임시 지원 번호 60/357,539번에서 찾을 수 있다. 도 14에 조명된 것처럼, C-대역에 전송선로(18)에 대한 모델화된 높고 낮은 평균 잔여 분산(68)은 0.10㎰/㎚/㎞보다 작고; L-대역에서는 높고 낮은 평균 잔여 분산(70)은 0.10㎰/㎚/㎞보다 작고; 및 C+L 대역에서는 0.12㎰/㎚/㎞보다 작다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전송 광섬유(19) 및 DC섬유(20)의 연속적으로 연결된 거리를 포함하는 전송선로(18)은 1550㎚에서 4에서 10㎰/㎚/㎞까지의 범위; 더욱 바람직하게는 1550㎚에서 4에서 8㎰/㎚/㎞ 사이인 전체 분산을 구비한 전송 광섬유(19)를 포함한다. 전송 광섬유(19)의 분산 기울기는 1550㎚에서 0.045㎰/㎚2/㎞보다 작은; 및 더욱 바람직하게는 1550㎚에서 0.025 및 0.045㎰/㎚2/㎞ 사이이다. 전송 광섬유(19)에 대한 к은 바람직하게는 1550㎚에서 147 및 240㎚ 사이에 존재한다.
본 발명에 따른 DC섬유(20)는 통상적인 인발(draw) 방법 및 장치를 이용하여 광섬유 프리폼(preform)으로부터 인발될 수 있다. 본 발명의 DC섬유(20)가 인발되는 광섬유 프리폼은 화학증기증착(chemical vapor deposition)방법과 같은 임의의 공지의 방법에 따라 제조될 수 있다. 화학증기증착은 외부증기침전(OVD), 변형화학증기증착(MCVD), 플라즈마화학증기증착(PCVD) 또는 등을 포함한다. 가장 바람직하게는 DC섬유의 프리폼은 외부증기침전에 의해 제조되고, 여기서 중심 코어(22)에 대응하는 미리 형성된 부분은 바람직한 직경에서 회전하는 가느다란 알루미늄 맨드럴(mandrel)상에 산화 게르마늄을 가지고 그을림(soot)이 첨가된 산화 실리콘 증착에 의해 제조된다. 이러한 그을림은 적합한 △1%를 포함하는 중심 코어 세그먼트에 대한 바람직한 굴절률 프로파일을 얻기위해 게르마늄 첨가물의 적합한 레벨을 가지고 첨가된다. 그리고나서 맨드럴은 제거되고 중심 코어(22)를 구성하는 그을림 프리폼은 헬륨 및 염소를 바람직하게 포함하는 환경에서 완전 건조되고, 그리고나서, 헬륨 대기를 포함하는 강화(consdidation)된 용광로에서 강화된다. 그리고나서 강화된 중심 코어 공간은 직경 약 9에서 11㎜의 단일 세그먼트 코어 매질로 다시 인발된다. 다시 도시되는 과정동안, 맨드럴의 제거에 기인하는 중심선 구경은 진공의 적용 또는 다른 알려진 방법을 통해 완전 폐쇄된다.
재인발된 단일 세그먼트 코어 매질은 모우트(24)에 대응하는 미리 형성된 부분을 형성하는 추가 그을림에 적용하기 위한 타겟 증착 표면이 된다. 규소 그을림은 모우트에 대한 적합한 직경에 매질상에 증착되고 바람직하게는 강화 용광로상에 헬륨 및 염소를 포함하는 대기내에서 통합 용광로내에서 건조된다. 그을림 프리폼은 C2F6, C2F2Cl2, CF4, SF6, 또는 SiF4, 또는 등과 같은 적합한 불소를 포함하는 가스가 첨가되고, 이어서 강화되고, 다시 두 개의 세그먼트 코어 매질로 인발된다. 벌케이(Berkey)의 미국 특허 4,629,485호는 광섬유 프리폼을 불소 도핑하는 한가지 방법을 설명하고 있다.
이러한 두 개의 세그먼트 코어 매질 물질은 링(26)에 대응하는 미리 형성된 부분에 대해 증착 표면이 된다. 게르마늄이 첨가된 규소 그을림은 본 명세서에 전술된 것처럼 두 개의 세그먼트 매질상에 증착되고 그 후에 마르고 통합된다. 다시, 통합된 공간은 다시 도시되고 이 때는 세그먼티드 물리적 코어(21)의 중심 코어(22), 모우트(24) 및 링(26)에 대응하는 세 개의 세그먼트를 포함하는 최종 코어 매질이 된다. 클래딩을 포함하는 추가적인 규소 그을림은 오버클래드 그을림 공간을 형성하는 최종의 코어 매질상에 증착된다. 오버클래드 그을림 공간은 마르고 통합되고 그후에 도시된 용광로에 전송되어 본 발명인 DC섬유(20)는 통상적인 인발 방법에 따라 인발된다. 다양한 수정 및 변화가 본발명의 정신 및 분야로부터 벗어남이 없이 본 발명을 구성할 것임을 본 기술에 익숙한 당업자들에게는 명확할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 동등함의 분야내에서 제공되는 본 발명의 수정 및 변화를 커버할 것이다.

Claims (26)

1.8% 보다 작은 양의 코어 델타(△1)를 갖는 중심 코어,
상기 중심 코어를 둘러싸며 -0.9%보다 큰 음의 모우트 델타(△2)를 갖는 모우트, 및
상기 모우트를 둘러싸며 양의 링 델타(△3)를 갖는 링을 포함하는 굴절률 프로파일을 포함하고,
상기 굴절률 프로파일은, 1550㎚에서 -40보다 작고 -87㎰/㎚/㎞보다 큰 전체 분산; 및
1550㎚에서의 전체 분산을 1550㎚에서의 165보다 크고 270㎚보다 작은 분산 기울기로 나눈 것으로 정의되는 к값을 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상(DC:Dispersion Compensation)섬유.
제 1 항에 있어서,
1550㎚에서 -40보다 작고 -70㎰/㎚/㎞보다 큰 전체 분산을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 1 항에 있어서,
1550㎚에서 -0.2 및 -0.45㎰/㎚2/㎞ 사이의 분산 기울기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 1 항에 있어서,
1550㎚에서 -0.3보다 작고 -0.45㎰/㎚2/㎞보다 큰 분산 기울기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 1 항에 있어서,
1550㎚에서 175보다 크고 230㎚보다 작은 к를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 1 항에 있어서,
1550㎚에서 18㎛2보다 큰 유효 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 6 항에 있어서,
1550㎚에서 8㏈보다 작은 핀 어레이 휨 손실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 1 항에 있어서,
상기 중심 코어의 외부 반경을 상기 모우트의 외부 반경으로 나눈 것으로 정의되는 상기 코어-모우트 비율은 0.3보다 크고 0.45보다 작은 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 1 항에 있어서,
상기 코어 델타(△1)는 1.5%보다 작은 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 9 항에 있어서,
상기 중심 코어의 외부 코어 반경(R1)은 약 1.7 및 2.2㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 1 항에 있어서,
상기 모우트 델타(△2)는 -0.6%보다 큰 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 11 항에 있어서,
상기 모우트 델타(△2)는 -0.35% 및 -0.5% 사이인 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 11 항에 있어서,
상기 외부 모우트 반경(R2)은 약 4.4 및 5.5㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 1 항에 있어서,
상기 링 델타(△3)는 약 0.25% 및 0.5% 사이인 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 14 항에 있어서,
상기 링의 개략적인 중심까지의 링 반경(R3)은 약 6.5 및 8.5㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 1 항에 있어서,
R0 = [R3-R2] - Wh/2
로 정의되는 링 오프셋 R0는 0.5㎛보다 크고, R3는 상기 링 반경이고, R2는 상기 모우트의 외부 모서리까지의 반경이고, Wh는 링 하프 델타 값에서 측정된 상기 링의 폭인 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 16 항에 있어서,
상기 링 오프셋 R0는 1.0㎛보다 큰 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 16 항에 있어서,
상기 링 오프셋 R0는 0.75 및 2.5㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 DC섬유.
제 1 항에 기재된 상기 DC섬유가,
1550㎚에서 4 및 10㎰/㎚/㎞ 사이의 전체 분산, 및
1550㎚에서 0.045㎰/㎚2/㎞보다 작은 양의 분산 기울기를 구비한 전송 광섬유에 광학적으로 연결된 것을 특징으로 하는 광 전송선로.
제 19 항에 있어서,
상기 분산은 1550㎚에서 4 및 8㎰/㎚/㎞ 사이인 것을 특징으로 하는 광 전송선로.
제 19 항에 있어서,
상기 전송 섬유는 1550㎚에서의 전체 분산을 1550㎚에서 147 및 240㎚ 사이의 분산 기울기로 나눈 것으로 정의되는 к값을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 전송선로.
제 19 항에 있어서,
1525㎚에서 1625㎚까지의 파장 범위를 갖는 전체 C+L대역에서 상기 광 전송선로에 대한 고저(High-to-Low) 평균 잔여 분산은 0.12㎰/㎚/㎞ 보다 작은 것을 특징으로 하는 광 전송선로.
제 19 항에 있어서,
1525㎚에서 1565㎚까지의 파장 범위를 갖는 전체 C-대역에서 상기 광 전송선로에 대한 고저 평균 잔여 분산은 0.10㎰/㎚/㎞ 보다 작은 것을 특징으로 하는 광 전송선로.
제 19 항에 있어서,
1565㎚에서 1625㎚까지의 파장 범위를 갖는 전체 L-대역에서 상기 광 전송선로에 대한 높고 낮은 평균 잔여 분산은 0.10㎰/㎚/㎞ 보다 작은 것을 특징으로 하는 광 전송선로.
1.5%보다 작은 양의 코어 델타(△1)를 구비한 중심 코어,
상기 중심 코어를 둘러싸며 -0.35% 및 -0.5% 사이에 음의 모우트 델타(△2)를 갖는 모우트, 및
상기 모우트를 둘러싸며 양의 링 델타(△3)를 갖는 링,을 포함하는 굴절률 프로파일을 포함하고,
상기 굴절률 프로파일은 1550㎚에서 -40보다 작고 -87㎰/㎚/㎞보다 큰 전체 분산;
1550㎚에서 -0.2 및 -0.45㎰/㎚2/㎞ 사이의 분산 기울기; 및
1550㎚에서의 총 분산을 1550㎚에서 165보다 크고 270㎚보다 작은 분산 기울기로 나눈 것으로 정의되는 к값을 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 DC섬유.
1.5%보다 작은 양의 코어 델타(△1)를 갖는 중심 코어,
상기 중심 코어를 둘러싸며 -0.6%보다 큰 음의 모우트 델타(△2)를 갖는 모우트, 및
상기 모우트를 둘러싸며 양의 링 델타(△3)를 갖는 링,을 포함하는 굴절률 프로파일을 포함하고,
상기 모우트의 외부 반경에 의해 분리된 상기 중심 코어의 외부 반경으로써 정의된 코어 모우트 비율은 0.3보다 크고 0.45보다 작고,
상기 굴절률 프로파일은,
1550㎚에서 -40보다 작고 -87㎰/㎚/㎞보다 큰 전체 분산;
1550㎚에서 -0.2 및 -0.45㎰/㎚2/㎞ 사이의 분산 기울기; 및
1550㎚에서의 전체 분산을 1550㎚에서의 175보다 크고 230㎚보다 작은 분산 기울기로 나눈 값으로 정의되는 к값을 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 DC섬유.
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