KR20070011532A - 광전송선 및 그 제조방법 - Google Patents

광전송선 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20070011532A
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토마스 알 찹맨
리차드 이 레비스
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

상이한 모드 필드 직경(mode field diameter)을 갖는 제 1 광섬유 부분과 제 2 광섬유 부분을 갖는 낮은 접합 손실의 광전송선이 기술된다. 이 광섬유 전송선은 유리하게는 손실-평평하다. 덧붙여, 광전송선의 제조 중 접합 연결에 의해 기인하는 손실이 감소하도록 하는 광섬유 전송선을 제조하는 방법이 기술된다.
광섬유, 모드 필드 직경, 광전송선, 접합 연결, 접합 손실

Description

광전송선 및 그 제조방법 { Optical transmission line and method of manufacture }
본 발명은 상이한 모드 필드(mode field)의 광섬유들로 형성된 광전송선에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 감소하는 접합 손실을 갖는 광전송선에 관한 것이다.
광섬유 모드 필드 또는 "코어"("core")의 열팽창은 접합 손실(splice loss) 또는 연결 손실(connector loss)을 줄인다는 점이 알려져 있다. 예를 들어, 1991년 10월 10일자 전자학 서신(Electronic Letters) 제27권 제21호(Vol. 27, No. 21), 하나부사 에이치(Hanafusa, H.) 및 호리구치 엠(Horiguchi, M.)의 "저감쇠 및 저가의 광학 부품용 열적-확산 팽창된 코어 섬유"("Thermally-Diffused Expanded Core Fibres for Low-Loss and Inexpensive Photonic Components"); 1990년도 광파 기술의 저널(Journal of Lightwave Technology) 제8권 제8호 1151-1161쪽(Vol. 8, No. 8, pp. 1151-1161), 시라이시 케이 등(Shiraishi, K. et al.)의 "도펀트의 열확산을 이용한 빔 팽창 섬유"("Beam Expanding Fiber using Thermal Diffusion of the Dopant"); 2001년도 서브옵틱 2001 콘페런스 T4:2.2, 크너드센 에스 등(Knudsen,S. et al.)의 "해저 섬유 광 송신 시스템용 새로운 분산 기울기 관리의 섬유 쌍"("New Dispersion Slope Managed Fiber Pairs for Undersea Fiber Optic Transmission System"); 유럽 특허출원 제1094346호; 및 미국 특허공개공보 제2002/0159723호;를 참조하라.
분산 보상 또는 분산 관리는 광섬유를 포함하는 광전송선의 수차 분산, 및/또는 분산 기울기를 제어 또는 보상하기 위해 이용되어 왔다. 높은 성능의 광 네트워크일수록 분산-관리된 광섬유들 사이에 많은 수의 접합부를 요구하며, 따라서 광섬유 접합으로 인해 발생하는 손실이 상당해질 수 있다. 다른 모드 필드를 갖는 광섬유의 접합 손실을 절감하는 것이 특히 어렵다.
광 통신 시스템의 성능이 팽창함에 따라, 접합 손실의 절감은 신호 파장에서 뿐만 아니라 파장 범위, 또는 범위들에 걸쳐서 점점 더 중요해진다. 예를 들면, 에르븀 도프된 섬유 증폭기(erbium doped fiber amplifiers)와 같은 다수의 증폭기를 포함하는 장거리(long haul) 전송선에서, 파장에 대해 변하는 손실은 일련의 증폭기들에 의해 증폭된다.
융합 접합에 의한 두 개의 광섬유의 연결은 개개의 인접한 단부에서 각각의 광섬유의 피복을 제거하는 것으로 시작하고, 그리고 나서 두 개의 광섬유들의 인접한 단부면이 함께 접해지고, 그리고 아크 방전 등을 이용한 가열에 의해서 이 단부면들이 부드러워지고 융합 접합된다.
접합 영역에서 제 2 광섬유 부분에 직접 융합된 제 1 광섬유 부분을 포함하고, 제 1 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 제 1 모드 필드 직경(MFD)을 갖고 그리고 제 2 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 제 2 모드 필드 직경(MFD)을 갖고, 제 1 모드 필드 직경은 제 2 모드 필드 직경과 다르고, 이때 접합 영역은 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적은 접합 손실을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선이 여기에 기술된다. 따라서, 광섬유 전송선은 손실-평평하다. 바람직한 실시형태에서, 제 1 MFD는 1550 ㎚에서 2 ㎛보다 크게 제 2 MFD와 다르다. 바람직한 실시형태에서, 제 1 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 양의 부호의 분산을 갖고 그리고 제 2 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 음의 부호의 분산을 갖는다. 다른 바람직한 실시형태에서, 제 1 광섬유 부분은 1530 내지 1570 ㎚에서 양의 부호의 분산을 갖고 그리고 제 2 광섬유 부분은 1530 내지 1570 ㎚에서 음의 부호의 분산을 갖는다.
또한, 광전송선의 제조 중에 접합 연결에 따른 손실이 감소하도록 광섬유 전송선을 제조하는 방법이 여기에 기술된다. 바람직한 실시형태에서, 방법은: (a) 융합 접합부에서 결합된 제 1 및 제 2 광섬유 부분들을 포함하는 광섬유 전송선을 형성하기 위하여 제 2 광섬유에 제 1 광섬유를 융합하는 단계와; (b) 융합 접합부 또는 그 근처에서 제 1 광섬유 부분 및 제 2 광섬유 부분의 모드 필드를 성장시키기에 충분하도록 융합 접합부에 직접적인 화염(flame)을 이용하여 단계 (a) 이후에 광섬유 전송선을 가열하고, 이때 제 1 및 제 2 광섬유 부분들 모두는 접합 연결부에 대해 실질적으로 대칭으로 가열됨을 특징으로 하는 가열 단계; 및 (c) 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적은 접합 손실을 제공하기에 충분한 융합 접합부에 대해 비대칭으로 직접적인 화염을 이용하여 단계 (b) 이후에 상기 광섬유 전송선을 오프셋 가열하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태들에 대한 상세가 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 작성될 것이다.
도 1은 피복이 제거되고 축으로 함께 정렬된 단부들을 구비한 제 1 및 제 2 광섬유의 개략도이다.
도 2는 단일 섬유 또는 광섬유 전송선으로 함께 융합된 이후의 도 1의 제 1 및 제 2 광섬유들의 개략도이다.
도 3은 도 2의 광섬유 전송선의 화염 처리의 개략도이다.
도 4는 도 3의 광섬유 전송선의 오프셋 화염 처리의 개략도이다.
도 5는 모든 화염 가열 이후에 도 4의 광섬유 전송선의 개략도이다.
도 6은 전형적인 제 1 광섬유의 상대 굴절 지수 프로파일을 개략적으로 도시한다.
도 7은 전형적인 제 2 광섬유의 상대 굴절 지수 프로파일을 개략적으로 도시한다.
도 8은 여기에 기술된 광섬유 통신 시스템을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 부가의 특징들 및 이점들이 뒤따르는 상세한 설명에서 기술될 것이며 그리고 이하에서 첨부된 도면 및 청구범위로 기술되는 바와 같은 발명의 실시에 의해서 관련기술에 숙련된 자에게 명확해질 것이다.
"굴절 지수 프로파일"은 굴절 지수 또는 상대 굴절 지수 및 도파관 섬유 반경 사이의 관계이다.
"상대 굴절 지수 퍼센트"는 Δ%=100×(ni 2 - nc 2)/2ni 2 이고, 여기서 ni는 만일 다르게 특정되지 않는다면 영역 i에서 최대 굴절 지수이고, 그리고 nc는 클래딩 영역(cladding region)에서의 평균 굴절 지수이다. 여기에서 이용되는 것처럼, 상대 굴절 지수는 Δ에 의해 표현되고 그리고 그 값은 만일 다르게 특정되지 않는다면 "%"의 단위로 주어진다. 한 영역의 굴절 지수가 클래딩 영역의 평균 굴절 지수보다 적은 경우에, 굴절 지수 퍼센트는 음의 값이고 그리고 하강 영역(depressed region) 또는 하강 지수(depressed index)로 칭해지고, 그리고 만일 다르게 특정되지 않는다면 굴절 지수가 대부분 음의 값을 갖는 지점에서 계산된다. 한 영역의 굴절 지수가 클래딩 영역의 평균 굴절 지수보다 큰 경우에, 굴절 지수 퍼센트는 양의 값이고 그리고 상승한다고 또는 양의 지수를 갖는다고 칭해질 수 있다. 여기서 "업도펀트"("updopant")는 순수한 도프되지 않은 이산화규소(SiO2)에 대한 굴절 지수를 높이기 위한 경향을 갖는 도펀트(dopant)로써 고려된다. 여기서 "다운도펀트"("downdopant")는 순수한 도프되지 않은 이산화규소(SiO2)에 대한 굴절 지수를 ㄴ낮추기 위한 경향을 갖는 도펀트(dopant)로써 고려된다. 업도펀트는 하나 이상의 업도펀트가 아닌 다른 도펀트에 의해 수반되는 때에 음의 부호의 상대 굴절 지수를 갖는 광섬유의 영역에서 존재할 수 있다. 마찬가지로, 업도펀트가 아닌 하나 이상 의 도펀트들이 양의 부호의 상대 굴절 지수를 갖는 광섬유의 한 영역에서 존재할 수 있다. 다운도펀트는 하나 이상의 다운도펀트가 아닌 다른 도펀트에 의해 수반되는 때에 양의 부호의 상대 굴절 지수를 갖는 광섬유의 영역에서 존재할 수 있다. 마찬가지로, 다운도펀트가 아닌 하나 이상의 도펀트들이 음의 부호의 상대 굴절 지수를 갖는 광섬유의 한 영역에서 존재할 수 있다.
만일 다르게 표기되지 않는다면 이 문서에서 "분산"으로 칭해지는 광섬유의 "수차 분산"은 재료 분산(material dispersion), 도파관 분산(waveguide dispersion) 및 인터모달 분산(inter-modal dispersion)의 합이다. 단일 모드 도파관 섬유의 경우에 인터모달 분산은 영(zero)이다. 영 분산 파장(zero dispersion wavelength)은 영의 값을 갖는 분산에서의 파장이다. 분산 기울기(dispersion slope)은 파장에 대한 분산의 변화의 비율이다.
"유효 영역"은:
Aeff = 2π(∫f2rdr)2/(∫f4rdr)
로 정의되고, 여기서 적분 범위는 0에서 무한대(∞)이고, 그리고 f는 파장에서 전파되는 빛에 관한 전기장의 횡단 성분(transverse component)이다. 이 문서에서 사용되는 것처럼, "유효 영역" 또는 "Aeff"은 만일 다르게 표기되지 않는다면 1550 ㎚ 파장에서의 광학 유효 영역을 칭한다.
모드 필드 직경(MFD; mode field diameter)은 제 2 피터만 방법(Peterman Ⅱ method)을 이용하여 측정되고, 여기서 2w = MFD이고, 그리고 w2 = (2∫f2rdr/∫[df/dr]2rdr)이고, 적분 범위는 0에서 무한대(∞)이다.
도파관 섬유의 휨 저항(bend resistance)은 미리 설정된 검사 조건하에서 유도된 감쇠에 의해 계측될 수 있다.
휨 검사의 한 종류는 측면 부하 미세 휨 검사이다. 이러한 소위 "측면 부하" 검사에서, 도파관 섬유의 미리 설정된 길이는 두 개의 평평한 플레이트들 사이에 배치된다. A#70 철망이 플레이트들 중 하나에 부착된다. 알려진 길이의 도파관 섬유가 플레이트들 사이에 개재되고 그리고 플레이트들이 30 뉴톤(newton)의 힘으로 가아될 때 기준 감쇠가 측정된다. 그리고 나서, 70 뉴톤의 힘이 플레이트들에 가해지고 그리고 ㏈/m 단위의 감쇠의 증가분이 측정된다. 감쇠의 증가분은 도파관의 측면 부하 감쇠이다.
"핀 어레이" 휨 검사("pin array" bending test)가 휨에 대한 도파관 섬유의 상대 저항을 비교하기 위해 사용된다. 이 검사를 수행하기 위해서, 실질적으로 유도 휨 손실(induced bending loss)이 없는 도파관 섬유에 대해 감쇠 손실(attenuation loss)이 측정된다. 그리고 나서, 도파관 섬유는 핀 어레이에 대해 엮어지고 그리고 감쇠가 다시 측정된다. 휨에 의해 유도된 손실은 두 측정된 감쇠값들 사이의 차이이다. 핀 어레이는 단일 열에 배치된 10개의 원통형 핀의 세트이고 평평한 표면에 수직으로 부착되어 고정된다. 핀 간격은 중심에서 중심까지 5 ㎜이다. 핀 직경은 0.67 ㎜이다. 검사 중에, 도파관 섬유가 핀 표면의 한 부분에 적합하게 되도록 충분한 장력이 가해진다.
이 문서에서 다르게 표기되지 않는다면, (분산, 분산 기울기 등과 같은) 광 속성은 LP01 모드에 대해 보고된다.
도파관 섬유 원격통신 중계기, 또는 간단히 중계기는 광신호의 송신기, 광신호의 수신기, 및 그 사이에서 광을 전파하기 위하여 송신기 및 수신기를 광학적으로 연결하는 개개의 단부를 갖는 일정한 길이의 도파관 섬유 또는 섬유로 구성된다. 도파관 섬유의 길이는 일련의 장치의 단부에서 단부까지 함께 연결되거나 또는 접합되는 짧은 길이들의 다수로 구성된다. 중계기는 추가로 광증폭기(optical amplifiers), 광감쇠기(optical attenuators), 광절연기(optical insulators), 광스위치(optical switches), 광필터(optical filters), 또는 다중화 또는 역다중화 기기(multiplexing or demultiplexing devices)와 같은 광학 부품들을 포함할 수 있다. 일반적으로 원격통신 시스템으로서 내부 연결 중계기의 그룹을 나타낸다.
이 문서에서 사용되는 광섬유 선은 일정한 길이의 광섬유, 또는 예컨대 두 개의 광증폭기들 사이, 또는 다중화 기기 및 광증폭기 사이와 같이 광학 장치들 사이로 뻗는 함께 순차적으로 융합되는 다수의 광섬유들을 포함한다. 범위(span)은 이 문서에서 기술된 것처럼 광섬유의 하나 이상의 구간들을 포함하며, 그리고 다른 광섬유의 하나 이상의 다른 구간들을 더 포함할 수 있고, 예컨대 범위의 단부에서의 잔류 분산과 같은 소망의 시스템 성능 또는 파라미터를 달성하기 위하여 선택될 수 있다.
다양한 파장 대역들, 또는 작업 파장 범위들, 또는 파장 윈도우가 다음의: "1310 ㎚ 대역"은 1260 내지 1360 ㎚이고; "E-대역"은 1360 내지 1460 ㎚이고; "C-대역"은 1530 내지 1565 ㎚이고; "L-대역"은 1565 내지 1625 ㎚이고; 그리고 "U-대역"은 1625 내지 1675 ㎚으로 정의될 수 있다.
이 문서에 기술된 광섬유는 코어 및 이 코어 주변을 직접적으로 감싸는 클래딩 층(또는 클래딩)을 포함한다. 클래딩은 굴절 지수 프로파일, ΔCLAD(r)을 갖는다. 바람직하게는, ΔCLAD(r)은 클래딩을 통해서 0이다. 코어는 굴절 지수 프로파일, ΔCORE(r)을 포함한다.
도 1은 제 1 광섬유(10) 및 제 2 광섬유(12)를 개략적으로 도시하고, 여기서 제 1 광섬유(10)의 단부(14) 및 제 2 광섬유(12)의 단부(16)은 축 정렬되어 있다. 제 1 광섬유(10)는 클래딩층(20)에 의해 직접 둘러싸인 코어(18)를 포함하고, 클래딩층(20)은 하나 이상의 피복층(22)에 의해 둘러싸이며, 그리고 제 2 광섬유(12)는 클래딩층(26)에 의해 직접 둘러싸인 코어(24)를 포함하고, 클래딩층(26)은 하나 이상의 피복층(28)에 의해 둘러싸인다. 바람직하게는, 제 1 광섬유(10) 및 제 2 광섬유(12)는 실질적으로 유사한 최외곽 직경들(D1, D2)을 갖는 개개의 최외곽 클래딩들(20, 26)을 갖는다. 제 1 광섬유(10)는 제 1 MFD(그 코어의 직경 d1과 일치하거나 일치하지 않을 수 있다)를 갖고, 제 2 광섬유(12)는 제 2 MFD(그 코어의 직경 d2와 일치하거나 일치하지 않을 수 있다)를 갖고, 여기서 제 1 MFD는 제 2 MFD보다 크다. 제 1 및 제 2 광섬유들의 개개의 단부들(14, 16)은 직접 접하여 함께 융합 접합된다.
바람직하게는, 클래딩(20, 26)은 게르마늄 또는 불소 도펀트(germania or fluorine dopants)가 그 내부에 함유되지 않는다. 더욱 바람직하게는, 클래딩은 순수 순수한 또는 실질적으로 순수한 규소이다. 그러나, 클래드층은 하나 이상의 도펀트를 포함할 것이다. 클래드층은 예컨대, 레이다운 공정(laydown process) 중에 증착되거나, 또는 예컨대 로드-인-튜브 광학 프리폼 장치(rod-in-tube optical preform arrangement)의 튜브와 같은 자켓(jacket)의 형태로 제공되는 클래딩 물질, 또는 증착된 물질 및 자켓의 조합으로 구성될 수 있다. 클래드층은 양 피복(22 및 28)에서 바람직하게는 주요피복(P; primary coating) 및 이차피복(S; secondary coating)에 의해 감싸진다. 클래딩의 굴절 지수는 이 문서의 다른 곳에서 기술된 것처럼 상대 굴절 지수 퍼센트를 계산하기 위해 이용된다. 클래드층은 광섬유의 다양한 부분 또는 영역의 굴절 지수 퍼센트를 계산하기 위해 사용되는, 'Δ(r) = 0%'를 갖도록 정의되는 코어를 감싸는 굴절 지수(nc)를 갖는 것이 바람직하다. 도 1은 섬유(10, 12)로부터 개개의 단부(14, 16)가 제거된 피복층(22, 28)을 보여준다.
도 2는 제 1 및 제 2 광섬유들(10, 12)의 단부들(14, 16)을 융합하여 형성된 결과의 단일 섬유 또는 광섬유 전송선(100)을 개략적으로 도시한다. 광섬유 전송선(100)은 제 1 광섬유(10)로 형성된 제 1 광섬유 부분(10'), 및 제 2 광섬유(12)로 형성된 제 2 광섬유 부분(12')을 포함한다. 전송선(100)은 제 1 및 제 2 광섬 유 부분들(10', 12')의 단부들(14', 16') 사이의 결합부에서 융합 접합부(30)를 포함한다. 바람직하게는, 제 1 광섬유 부분(10') 및 제 2 광섬유 부분(12'), 및 접합 영역(31)은 각각 실질적으로 유사한 최외곽 직경을 갖는다.
도 3은 버너(36)로부터의 화염(32)을 이용하여 광섬유 전송선을 가열하는 것을 개략적으로 도시한다. 화염(32)은 제 1 중심-위치(C1)에서 중심이 맞추어진 융합 접합부(30)에 직접 향한다. 바람직하게는, 화염(32)의 적어도 일 부분이 융합 접합부(30)에서 광섬유 전송선(100)과 접촉한다. 바람직한 실시형태들에서, 가시적 화염(32)의 단부(34)는 광섬유 전송선(100)에 직각으로 위치한다. 바람직하게는, 화염(32)은 실질적으로 대칭으로, 보다 바람직하게는 융합 접합 조인트(30)에 대해 대칭으로 위치한다. 바람직하게는, 화염(32)은 광섬유 전송선(100)에 대한 화염 유도 또는 열 유도의 전류 및 힘을 최소화하기 위하여 그리고 더욱 균일하게 분포된 가열 온도로 융합 접합 영역(31)을 노출하기 위한 화염의 팁을 더욱 고르게 분포시키기 위하여 (중력의 방향으로) 수직 아래로 직접 향한다. 제 1 및 제 2 광섬유 부분들(10', 12') 모두는 융합 접합부(30)에서 또는 근처에서 제 1 및 제 2 광섬유 부분들의 모드 필드(mode field)를 성장시키기에 충분한 온도와 시간동안 화염 가열된다.
도 4는 성장한 제 1 MFD 및 성장한 제 2 MFD를 갖는 융합 접합 영역(31)을 구비한 광섬유 전송선(100)을 개략적으로 도시하며, 여기서 버너(36) 및 그 화염(32)은 광섬유 전송선(100)상에서 제 1 중심-위치(C1)로부터 제 2 중심-위치(C2)로 길이 방향으로 벗어나고 , 따라서 화염(32)은 오프셋 거리(δ)만큼 초기 융합 접합부(30)로부터 길이 방향으로 옮겨진다. 광섬유 전송선(100)은 융합 접합부(30)에 대하여 비대칭으로 방향지어진 화염(32)을 이용하여 오프셋 가열된다. 바람직하게는, 융합 접합부에 대칭으로 가열하고자 이용되는 화염(32)은 융합 접합부에 대해 비대칭으로 광섬유 전송선(100)을 가열하는 동일한 화염이고, 여기서 화염의 상대 위치 및 선은 서로에 대해 조정될 수 있다. 융합 접합 영역(31) 근처의 광섬유 전송선(100)을 움직이거나 접촉을 최소화하는 것이 바람직하며, 그러므로 바람직하게는 동일 화염이 대칭으로 또는 비대칭으로 사용되고, 이때 화염은 섬유에 대해 상대적으로 이동하고, 또는 두 개의 화염이 이용되며, 따라서 섬유는 움직일 필요가 없고, 그에 따라 원하지 않는 힘 및/또는 오염에 대한 섬유의 노출을 줄일 수 있다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 광섬유 부분들(10', 12') 모두가 가열되고, 그러나 어떠한 경우에는 제 2 광섬유 부분(12')이 우선적으로 가열된다. 바람직하게는, 화염(32)은 제 2 광섬유 부분(12')과 접촉한다. 일부 바람직한 실시형태들에서, 화염(32)은 제 1 광섬유 부분(10') 및 제 2 광섬유 부분(12')에서 접촉한다. 오프셋 화염 가열은 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적은, 바람직하게는 0.10 ㏈보다 적은, 보다 더 바람직하게는 0.07 ㏈보다 적은, 더욱 더 바람직하게는 0.05 ㏈보다 적은, 그리고 더욱 더 바람직하게는 0.03 ㏈보다 적은 접합 손실을 제공하기에 충분한 온도 및 시간 동안 수행된다.
도 5는 접합 영역(31)에서 제 2 광섬유 부부(12')에 융합된 제 1 및 광섬유 부분(10')을 포함하는, 모든 화염 가열 이후의 결과의 광섬유 전송선(100)을 개략적으로 도시한다. 그리고 나서, 하나 이상의 피복들이 제거된 영역을 덮기 위하여 피복들(22 및 28)의 단부들 사이에 노출된 실리카에 가해지는 것이 바람직하다.
1550 ㎚에서 제 1 MFD를 갖는 제 1 광섬유 부분(10') 및 1550 ㎚에서 제 2 MFD를 갖는 제 2 광섬유 부분(12')을 갖고 이때 제 1 MFD와 제 2 MFD가 다른, 접합 영역(31)에서 제 2 광섬유 부분(12')에 융합된 제 1 광섬유 부분(10')을 포함하는 광섬유 전송선(100)이 여기에 기술되며, 여기서 접합 영역(31)은 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적은, 바람직하게는 0.10 ㏈보다 적은, 보다 더 바람직하게는 0.07 ㏈보다 적은, 더욱 더 바람직하게는 0.05 ㏈보다 적은, 그리고 더욱 더 바람직하게는 0.03 ㏈보다 적은 접합 손실을 갖는다. 제 1 광섬유 부분(10')의 단부(14)는 제 2 광섬유 부분(12')의 단부(16)에 직접 융합된다. 바람직하게는, 접합 손실은 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.05 ㏈보다 적게, 더욱 바람직하게는 0.02 ㏈보다 적게 변화한다. 바람직한 실시형태들에서, 접합 손실은 1520 및 1590 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.05 ㏈보다 적게, 더욱 바람직하게는 0.02 ㏈보다 적게 변화한다. 다른 바람직한 실시형태들에서, 접합 손실은 1470 및 1620 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.05 ㏈보다 적게, 더욱 바람직하게는 0.02 ㏈보다 적게 변화한다. 따라서, 광섬유 전송선은 손실-평평해진다.
바람직한 실시형태들에서, 접합 손실은 1520 및 1590 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적게, 더욱 바람직하게는 0.10 ㏈보다 적게, 그리고 더욱 더 바람직하게는 0.07 ㏈보다 적게 변화한다.
다른 바람직한 실시형태들에서, 접합 손실은 1470 및 1620 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적게, 더욱 바람직하게는 0.10 ㏈보다 적게, 그리고 더 욱 더 바람직하게는 0.07 ㏈보다 적게, 그리고 더욱 더 바람직하게는 0.03 ㏈보다 적게 변화한다.
바람직한 실시형태들에서, 제 1 MFD는 1550 ㎚에서 8 ㎛보다 크다. 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 1 MFD는 1550 ㎚에서 9 ㎛보다 크다. 또 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 1 MFD는 1550 ㎚에서 10 ㎛보다 크다.
바람직한 실시형태들에서, 제 2 MFD는 1550 ㎚에서 8 ㎛보다 적다. 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 2 MFD는 1550 ㎚에서 7 ㎛보다 적다. 또 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 2 MFD는 1550 ㎚에서 6 ㎛보다 적다.
바람직한 실시형태들에서, 제 1 MFD는 1550 ㎚에서 2 ㎛보다 큰 만큼 제 2 MFD와 다르다. 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 1 MFD는 1550 ㎚에서 3 ㎛보다 큰 만큼 제 2 MFD와 다르다. 또 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 1 MFD는 1550 ㎚에서 4 ㎛보다 큰 만큼 제 2 MFD와 다르다.
바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분(10')은 1550 ㎚에서 80 ㎛2보다 큰 제 1 광학 유효 영역을 갖는다. 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분(10')은 1550 ㎚에서 85 ㎛2보다 큰 제 1 광학 유효 영역을 갖는다. 또 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분(10')은 1550 ㎚에서 90 ㎛2보다 큰 제 1 광학 유효 영역을 갖는다. 또 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분(10')은 1550 ㎚에서 95 ㎛2보다 큰 제 1 광학 유효 영역을 갖는다.
바람직한 실시형태들에서, 제 2 광섬유 부분(12')은 1550 ㎚에서 40 ㎛2보다 적은 제 2 광학 유효 영역을 갖는다. 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 2 광섬유 부분(12')은 1550 ㎚에서 40 ㎛2보다 적고 25 ㎛2보다 큰 제 2 광학 유효 영역을 갖는다. 또 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 2 광섬유 부분(12')은 1550 ㎚에서 40 ㎛2보다 적고 30 ㎛2보다 큰 제 2 광학 유효 영역을 갖는다. 또 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 2 광섬유 부분(12')은 1550 ㎚에서 35 및 40 ㎛2 사이의 제 2 광학 유효 영역을 갖는다.
바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분(10')은 1550 ㎚에서 양의 부호의 분산을 갖고, 제 2 광섬유 부분(12')은 1550 ㎚에서 음의 부호의 분산을 갖는다. 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분(10')은 1550 ㎚에서 양의 부호의 분산 및 양의 부호의 분산 기울기를 갖고, 제 2 광섬유 부분(12')은 1550 ㎚에서 음의 부호의 분산 및 음의 부호의 분산 기울기를 갖는다. 또 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분(10')은 1530 및 1570 ㎚ 사이에서 양의 부호의 분산을 갖고, 제 2 광섬유 부분(12')은 1530 및 1570 ㎚ 사이에서 음의 부호의 분산을 갖는다. 또 다른 바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분(10')은 1530 및 1570 ㎚ 사이에서 양의 부호의 분산 및 양의 부호의 분산 기울기를 갖고, 제 2 광섬유 부분(12')은 1530 및 1570 ㎚ 사이에서 음의 부호의 분산 및 음의 부호의 분산 기울기를 갖는다.
바람직한 실시형태들에서, 제 2 광섬유 부분(12')은 적어도 세 개의 세그먼트를 포함하는 코어(24)를 포함한다. 바람직하게는, 코어(24)는 중심 코어 세그먼트를 포함하고, 이 중심 코어 세그먼트는 제 1 환형 세그먼트에 의해 직접 접촉하여 둘러싸이고, 이 제 1 환형 세그먼트는 제 2 환형 세그먼트에 의해 직접 접촉하여 둘러싸이고, 중심 세그먼트는 최대 상대 굴절 지수 Δ1을 갖고, 제 1 환형 세그먼트는 최소 상대 굴절 지수 Δ2을 갖고, 그리고 제 2 환형 세그먼트는 최대 상대 굴절 지수 Δ3을 갖고, 그리고 여기서 Δ1>Δ3>Δ2이다. 바람직하게는, Δ1>Δ3>0이다. 바람직하게는, 코어는 클래딩 전체를 통하여 상대 굴절 지수 ΔCLAD(r)=0을 갖는 클래딩(26)에 의해 둘러싸인다. 바람직한 실시형태들에서, 클래딩(26)은 125 ㎛의 외부 직경(D2)으로 코어(24)로부터 연장된다.
바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분(10')은 게르마늄(germania)을 포함하고, 제 2 광섬유 부분(12')은 게르마늄 및 불소(fluorine)를 포함한다.
바람직하게는, 접합 및 열처리를 위해 피복의 제거를 이용하여 노출된 섬유의 길이는 30 ㎜ 보다 적은, 더욱 바람직하게는 20 ㎜ 보다 적은, 더욱 더 바람직하게는 15 ㎜ 적은 종 길이를 갖는다.
바람직하게는, 제 1 광섬유 부분(10') 및 제 2 광섬유 부분(12')은 실질적으로 유사한 최외곽 직경을 구비한, 특히 서로 접합하고자 하는 개개의 단부들이 서로 인접한 개개의 최외곽 클래딩(20, 26; 즉, 어떠한 피복도 포함하지 않는 최외곽 실리카-계열 부분)을 갖는다. 보다 바람직하게는, 제 1 광섬유 부분(10'), 제 2 광섬유 부분(12'), 및 접합 영역(31)은 실질적으로 유사한 최외곽 직경을 갖는다. 바람직하게는, 제 1 광섬유 부분(10'), 제 2 광섬유 부분(12'), 및 접합 영역(31)은 120 및 130 ㎛ 사이의, 그리고 보다 바람직하게는 125 ㎛의 최외곽 직경을 갖는다.
접합 연결에 따른 손실이 광전송선의 제조 중 감소하도록 광섬유 전송선(100)을 제조하는 방법이 또한 여기에 기술된다. 이 방법은 (a) 융합 접합부(30)에서 결합된 제 1 및 제 2 광섬유 부분들(10', 12')을 포함하는 광섬유 전송선(100)을 형성하기 위하여 제 2 광섬유(12)에 제 1 광섬유(10)를 융합하는 단계와; (b) 융합 접합부(30) 또는 그 근처에서 제 1 광섬유 부분(10') 및 제 2 광섬유 부분(12')의 모드 필드를 성장시키기에 충분하도록 융합 접합부(30)에 직접적인 화염(flame)을 이용하여 단계 (a) 이후의 광섬유 전송선(100)을 가열하고, 이때 제 1 및 제 2 광섬유 부분들(10', 12') 모두는 접합 연결부(30)에 대해 실질적으로 대칭으로 가열됨을 특징으로 하는 가열 단계; 및 (c) 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적은 접합 손실을 제공하기에 충분한 융합 접합부(30)에 대해 비대칭으로 직접적인 화염을 이용하여 단계 (b) 이후의 광섬유 전송선(100)을 오프셋 가열하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 단계 (c)의 화염(32)은 제 2 광섬유 부분(12')상에 위치하고, 그리고 융합 접합부(30)에서 길이 방향으로 이동된 오프셋 위치(C2)상에 중심이 맞추어진다. 바람직하게는, 제 2 광섬유 부분은 단계 (c)에서 가열된다. 보다 바람직하게는, 화염은 단계 (c)에서 가열된 제 2 광섬유 부분과 접촉한다.
바람직한 일 실시형태에서, 제 1 광섬유 부분(10') 및 제 2 광섬유 부분(12') 모두는 단계 (c)에서 가열되고, 그리고 제 2 광섬유 부분은 단계 (c)에서 제 1 광섬유 부분에 대해 우선적으로 가열된다. 바람직하게는, 화염(32)은 단계 (c)의 제 2 광섬유 부분과 접촉하고, 그리고 보다 바람직하게는 화염은 단계 (c)에서 제 1 광섬유 부분 및 제 1 광섬유 부분 모두에 접촉한다.
바람직하게는, 이 방법은 단계 (a) 이전에 제 1 광섬유(10)의 단부(14)를 제 2 광섬유(12)의 단부(16)에 접하는 단계를 더 포함하고, 제 1 및 제 2 광섬유 부분들의 개개의 단부들은 용융되고, 그에 따라 융합 접합부가 제 1 및 제 2 광섬유 부분들의 개개의 단부 사이의 결합부에 배치된다.
(a) 제 1 광섬유 부분의 단부를 제 2 광섬유 부분의 단부에 직접 접하고 이 단부들을 용융하고, 그에 따라 제 1 및 제 2 광섬유 부분들의 개개의 단부들 사이의 결합부에서 용융 접합부를 구비한 광섬유 전송선을 형성하는 단계와; (b) 광섬유 전송선의 제 1 중심-위치에서 중심의 화염을 이용하여 광섬유 전송선을 가열하고, 이때 화염의 적어도 일 부분이 융합 접합부와 접촉하는 단계; 및 (c) 광섬유 전송선의 제 2 중심-위치에서 중심의 화염을 이용하여 광섬유 전송선을 가열하고, 이때 제 2 중심-위치는 제 1 중심-위치로부터 길이로 오프셋됨을 특징으로 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선을 제조하는 방법이 또한 여기에 기술된다.
(a) 제 1 및 제 2 광섬유 부분들의 개개의 단부들 사이의 접합부에서 용융 접합부를 구비한 광섬유 전송선을 형성하기 위하여 제 1 광섬유 부분의 단부를 제 2 광섬유 부분의 단부에 직접 접하고 이 단부들을 용융하는 단계와; (b) 광섬유 전송선의 제 1 중심-위치에서 중심의 화염을 이용하여 광섬유 전송선을 가열하는 단계; 및 (c) 광섬유 전송선의 제 2 중심-위치에서 중심의 화염을 이용하여 광섬유 전송선을 가열하고, 이때 제 2 중심-위치는 제 1 중심-위치로부터 길이로 오프셋됨을 특징으로 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선을 제조하는 방법이 또한 여기에 기술된다. 바람직하게는, 선은 접합 손실이 1550 ㎚에서 0.15 ㏈보다 적어질 때까지 가열된다.
바람직한 일 실시형태에서, 제 1 중심-위치는 접합 융합부에 위치하고, 그에 따라 화염은 융합 접합부상에 중심이 위치한다.
바람직하게는, 제 2 중심-위치는 제 1 중심-위치로부터 1 ㎜보다 큰 만큼, 보다 바람직하게는 1.5 ㎜와 같거나 큰 만큼, 더욱 더 바람직하게는 2 ㎜와 같거나 큰 만큼, 그리고 더욱 더 바람직하게는 2 및 3 ㎜ 사이만큼 길이로 오프셋된다. 바람직한 일 실시형태에서, 제 2 중심-위치는 약 2.5 ㎜만큼 제 1 중심-위치로부터 길이로 오프셋된다.
바람직하게는, 단계 (c)의 화염은 단계 (b)에서 사용된 화염과 동일하고, 화염 및 선의 적어도 하나의 위치는 서로에 대해 상대적으로 움직인다. 다른 화염들이 단계 (b) 및 (c)에서 사용될 수 있다.
바람직하게는, 화염의 적어도 일부는 단계 (c)에서 융합 접합부와 접촉한다.
제 1 MFD를 갖는 단부를 포함하는 제 1 광섬유를 제공하는 단계와; 제 1 MFD보다 적은 제 2 MFD를 갖는 단부를 포함하는 제 2 광섬유를 제공하는 단계와; 제 1 광섬유로부터 형성되는 제 1 광섬유 부분 및 제 2 광섬유로부터 형성되는 제 2 광섬유 부분을 포함하는 단일 광섬유를 형성하기 위하여 융합 접합 조인트에서 제 1 광섬유 및 제 2 광섬유의 개개의 단부들을 융합 접합하는 단계와; 그 후 융합 접합 이후에, 융합 접합 조인트에 대해 대칭으로 배치된 화염을 이용하여 융합 접합부 조인트에서 단일 광섬유를 화염 가열하는 단계; 및 그 후에 융합 접합 조인트에 대해 제 2 광섬유 부분을 향하여 비대칭으로 이동한 화염을 이용하여 단일 광섬유를 화염 가열하는 단계;를 포함하는 광섬유 형성 방법이 또한 여기에 기술된다.
바람직한 일 실시형태에서, 제 1 광섬유는 제 1 MFD와 다른 MFD를 갖는 적어도 하나의 단면을 더 포함한다.
바람직한 일 실시형태에서, 제 2 광섬유는 제 2 MFD와 다른 MFD를 갖는 적어도 하나의 단면을 더 포함한다.
광섬유 전송선을 제조하는 방법이 또한 여기에 기술되고, 이 방법은: (a) 제 1 및 제 2 광섬유 부분들의 개개의 단부들 사이의 결합부에서 융합 접합부를 구비한 광섬유 전송선을 형성하기 위하여 제 1 광섬유 부분의 단부를 제 2 광섬유 부분의 단부에 직접 접하고 그리고 융합하는 단계와; (b) 화염을 이용하여 융합 접합부를 가열하는 단계; 및 (c) 오프셋 거리만큼 융합 접합부로부터 길이로 벗어난 위치에서 제 1 및 제 2 광섬유 부분들 중 하나를 화염으로 가열하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 융합 접합부는 단계 (b)에서 15분보다 적게 가열된다. 보다 바람직하게는, 융합 접합부는 단계 (b)에서 5분 및 15분 사이 동안 가열된다.
바람직하게는, 융합 접합부는 단계 (c)에서 10분보다 적게 가열된다. 보다 바람직하게는, 융합 접합부는 단계 (c)에서 5분보다 적게 가열된다.
바람직한 일 실시형태에서, 제 1 광섬유 부분 및 제 2 광섬유 부분 중 하나는 제 1 도펀트 및 제 2 도펀트를 포함하고, 이때 융합 접합부는 단계 (b) 및 (c)에서 제 1 도펀트 및 제 2 도펀트가 유사한 확산 비율로 확산되기에 충분한 온도에서 가열된다.
바람직하게는, 광전송선을 따라 두 개의 포인트가 고정적으로 유지되고, 두 포인트는 융합 접합부를 걸터 앉고, 그리고 단계 (b) 및 (c) 중에 광전송선은 두 포인트들 사이에서 정지되고(suspended) 그리고 실질적으로 곧게 보유된다. 바람직한 일 실시형태에서, 제 1 광섬유 부분상의 한 포인트는 고정되고 제 2 광섬유 부분상의 한 포인트가 고정되며, 따라서 융합 접합부를 포함하는 광전송선의 일 부분이 단계 (b) 및 (c) 중에 직선으로 유지된다.
바람직하게는, 단계 (b) 및 (c)의 화염 가열은 주변 공기로 산소와 반응하는 인화성 가스를 공급하여 화염을 형성함으로써 이루어진다. 인화성 가스는 바람직하게는 5 및 13 ㎜ 사이의, 보다 바람직하게는 8 및 12 ㎜ 사이의, 그리고 더욱 더 바람직하게는 9 및 11 ㎜ 사이의 유효 직경을 구비한 출구를 갖는 버너로 공급되고, 여기서 화염은 버너의 출구로부터 나온다. 바람직하게는, 버너는 일반적으로 원형의 출구 개구부를 갖는다. 바람직하게는, 단계 (b) 및 (c)의 화염은 광 전손성을 향하여 아래 방향으로 직접적으로 향한다. 바람직하게는, 인화성 가스는 0.15 및 0.35 slpm (표준의 분당 리터 단위; standard liters per minute) 사이의, 보다 바람직하게는 0.2 및 0.3 slpm 사이의, 더욱 더 바람직하게는 0.25 및 0.3 사 이에서 버너로 공급된다. 바람직하게는, 버너의 출구 개구부는 대략 3 내지 5 ㎜의 거리만큼 광전송선으로부터 떨어진다.
제 2 광섬유 부분은 바람직하게는 제 1 및 제 2 도펀트를 포함하고, 단계 (b) 및 (c)의 가열은 제 2 광섬유 부분 내 제 1 및 제 2 도펀트를 확산시키기에 충분하고, 그러나 단계 (b) 및 (c) 중에 광섬유 전송선이 늘어지도록 하기에 충분치 않다.
바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분은 게르마늄으로 도프되고, 제 2 광섬유 부분은 게르마늄 및 불소로 도프되며, 그리고 단계 (b) 및 (c)의 가열은 제 2 광섬유 부분 내 게르마늄 및 불소가 유사한 확산 비율로 확산되기에 충분하고, 그러나 융합 접합부에 인접한 광전송선이 늘어지기에 충분치 않다.
바람직하게는, 광전송선은 단계 (b) 및 (c)에서 2200℃보다 낮은 온도, 더욱 바람직하게는 1600 및 2200℃ 사이의 온도, 더욱 더 바람직하게는 1700 및 2000℃ 사이의 온도에서 가열된다.
바람직하게는, 광전송선은 단계 (b)에서 가열되고, 이때 제 2 광섬유 부분 내 적어도 두 도펀트가 실질적으로 등방운동적으로(isokinetically) 확산한다.
바람직하게는, 이 문서에 기술되고 설명된 광섬유 전송선은 대략 1260 ㎚ 및 대략 1650 ㎚ 사이의 다수의 작동 파장 윈도우에서 적절한 성능을 허용한다. 보다 바람직하게는, 이 문서에 기술되고 설명된 광섬유는 대략 1260 ㎚ 및 대략 1650 ㎚ 사이의 다수의 파장에서 적절한 성능을 허용한다.
바람직하게는, 제 1 광섬유 부분의 코어는 게르마늄으로 도프된 실리 카(silica doped with germanium), 즉 게르마늄 도프 실리카(germania doped silica)로 구성된다.
바람직한 실시형태들에서, 제 1 광섬유 부분의 굴절 지수 프로파일은 중심선으로부터 코어의 외측 반경(rCORE)으로 음의 부호가 아니다. 바람직한 실시형태들에서, 광섬유는 코어 내에 아무런 지수-감소의 도펀트를 갖지 않는다.
바람직한 실시형태들에서, 제 2 광섬유 부분의 굴절 지수 프로파일은 적어도 하나의 음의 부호가 아닌 세그먼트와 적어도 하나의 음의 부호의 세그먼트를 포함한다. 바람직한 실시형태들에서, 제 2 광섬유 부분의 굴절 지수 프로파일은 양의 부호의 중심 세그먼트, 중심 세그먼트를 둘러싸는 음의 부호의 환형 세그먼트, 및 음의 부호의 환형 세그먼트를 둘러싸는 양의 부호의 환형 세그먼트를 포함한다.
바람직하게는, 이 문서에 기술된 고순도의 실리카 계열 섬유는 증착 공정에 의해서 제조된다. 더욱 더 바람직하게는, 이 문서에 기술된 섬유는 외측면 증착 공정(OVD; outside vapor deposition)에 의해 제조된다. 따라서, 예컨대, 공지의 외측면 증착 공정 레이다운(OVD laydown), 콘솔리데이션(consolidation), 및 인발 기술들(draw techniques)이 이 문서에 기술된 광도파관 섬유를 생성하기 위하여 유리하게 이용될 수 있다. MCVD(modified chemical vapor deposition) 또는 VAD(vapor axial deposition) 또는 PCVD(plasma chemical vapor deposition)과 같은 다른 공정들이 사용될 수도 있다. 따라서, 이 문서에 기술된 광도파관 섬유의 굴절 지수들 및 횡단면 프로파일은 이로 제한되지는 않지만 OVD, VAD 및 MCVD 공정 들을 포함하는 관련기술에 숙련된 자에게 알려진 제조 기술들을 이용하여 수립될 수 있다.
실시예
도 6에 개략적으로 도시된 상대 굴절 지수 프로파일을 갖는 제 1 광섬유 및 도 7에 개략적으로 도시된 상대 굴절 지수 프로파일을 갖는 제 2 광섬유가 통상의 코어 정렬 접합기 및 방법을 이용하여 함께 결합된다. 제 1 광섬유(10)의 코어(18)는 클래딩(20)에 의해 감싸여진 양의 부호의 상대 굴절 지수 프로파일(200)을 갖는다. 제 2 광섬유(12)의 코어(24)는 음의 부호의 상대 굴절 지수 프로파일의 환형 세그먼트, 또는 "모트"("moat")(212)에 의해 둘러싸이고, 이는 양의 부호의 상대 굴절 지수 프로파일의 제 2 환형 세그먼트, 또는 "링"("ring")(214)에 의해 둘러싸이고, 이는 클래딩(26)에 의해 둘러싸인다. 제 1 광섬유는 1550 ㎚의 파장에서 83 ㎛2의 유효 영역 및 10 ㎛의 모드 필드 직경(MFD)을 갖고, 그리고 제 2 광섬유는 1550 ㎚의 파장에서 18 ㎛2의 유효 영역 및 5 ㎛의 모드 필드 직경(MFD)을 갖는다. 제 1 및 제 2 광섬유는 각각 개개의 단부로부터 그 피복이 16 ㎜만큼 제거된다. 코어 정렬 모드의 접합기(splicer)를 이용하여 700 msec 동안 40 비트 아크 파워(bits arc power)에서 작동하는 후지쿠라 30에스 접합기(Fujikura 30S splicer)를 이용하여 접합이 이루어진다. 수소 버너(hydrogen burner) 및 수소 화염에 대하여 접합 섬유를 위치시키기 위한 섬유 클립 홀더를 구비한 X-Y-Z 스테이지를 포함하는 포스트 접합 열처리 스테이션(post splice heat treatment station) 으로 접합부가 이동된다. 수소 버너는 10 ㎜ 직경의 석영 튜브이다. 석영 튜브 버너는 강화된 섬유 인장 강도를 위하여 섬유의 입자 오염을 최소화하기 위하여 세라믹 버너 대신에 이용된다. 수소 흐름은 유량계(rotameter) 및 석영 버너 튜브 사이에 위치한 질량 흐름 제어기(mass flow controller)를 통해 관측된다. 수소 흐름 비율은 0.275 분당 표준 리터(standard liters per minute; SLPM)이다. 화염에 대한 정밀한 위치는 X-Y-Z 섬유 홀더 스테이지의 미세 조정(micrometer adjustments)에 의해 달성된다. 이 스테이지는 섬유가 화염에 의해 제거될 수 있도록 하는 측면상에 장착되고, 예컨대 섬유 로딩/언로딩 및 실내온도 파워 측정을 허용하도록 한다. 흐름 비율 및 속도는 버너에 노출된 접합 섬유의 움직임을 방지하기 위해 선택된다.
버너는 7분 동안 융합 접합 영역을 가열하고 그 뒤이어 섬유에 대해 2.5 ㎜ 화염을 이동시키며 우선적으로 추가의 3분 동안 접합부의 제 2 광섬유 부분 측면을 가열하는 데 사용된다. 버너의 팁의 단부는 섬유 및 섬유에 수직으로 접촉하는 화염의 가시적 단부로부터 대략 3.5 ㎜의 거리에서 유지되고, 이때 화염 길이는 대략 3.5 ㎜이다. MFD 측정에 의해 결정되는 것처럼, 제 2 광섬유 부분의 측면상의 접합 영역의 길이를 따라 보다 점진적인 테이퍼(taper)가 형성된다. 1550 ㎚ 에서의 0.05 ㏈의 접합 손실이 달성된다.
이 문서에 기술된 방법에 의해서 유사한 섬유가 결합되고, 그 결과로 1550 ㎚에서의 접합 손실이 0.05 ㏈보다 적게, 그리고 더하게는 0.03 ㏈보다 적게 된다. 이 문서에 기술된 방법은 1550 ㎚에서 0.05 ㏈보다 적은 접합 손실 및 C-대역에 걸 쳐서 0.02 ㏈보다 적은 실질적으로 평평한 파장 의존 손실을 갖는 광섬유 전송선의 결과를 가져온다.
도 8에 도시된 바와 같이, 이 문서에 기술된 광섬유 전송선(100)은 광섬유 통신 시스템(300) 내에서 실시된다. 시스템(300)은 송신기(340) 및 수신기(360)를 포함하고, 광섬유 전송선(100)은 송신기(340) 및 수신기(360)를 광학적으로 연결하고 이들 사이의 광신호의 전송을 허용한다. 시스템(300)은 바람직하게는 양방향 통신이 가능하고, 그리고 송신기(340) 및 수신기(360)는 단지 도시를 위해 보여준다. 시스템(300)은 또한 하나 이상의 재생기(regenerators), 증폭기(amplifiers; 라만 증폭기(Raman amplifier)와 같은), 또는 분산 보상 모듈(dispersion compensating modules) 등과 같은 이 문서에 기술된 광섬유의 범위(span) 또는 하나 이상의 단면(section)에 광학적으로 연결되는 하나 이상의 광학 장치들을 포함한다. 적어도 하나의 실시형태에서, 본 발명에 따른 광섬유 통신 시스템은 그 사이에 재생기의 존재 없이 광섬유 전송선에 의해 연결되는 송신기 및 수신기를 포함한다. 다른 실시형태에서, 본 발명에 따른 광섬유 통신 시스템은 그 사이에 증폭기의 존재 없이 광섬유 전송선에 의해 연결되는 송신기 및 수신기를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 본 발명에 따른 광섬유 통신 시스템은 그 사이에 증폭기 또는 재생기 또는 중계기(repeater) 어느 하나도 갖지 않는 광섬유에 의해 연결되는 송신기 및 수신기를 포함한다.
이 시스템은 광전송선상에서 광신호를 운반하는 것이 가능한 다수의 채널을 내부연결하기 위한 다중화기기(multiplexer)를 더 포함하는 것이 바람직하고, 이때 적어도 하나의, 더 바람직하게는 적어도 세 개의, 그리고 더욱 더 바람직하게는 적어도 열 개의 광신호들이 1260 ㎚ 및 1625 ㎚ 사이의 파장에서 전파된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 신호가 뒤따르는 파장 영역들: 1310 ㎚ 대역(1310 ㎚ band), E-대역(E-band), S-대역(S-band), C-대역(C-band) 및 L-대역(L-band) 중 하나 이상에서 전파된다. 바람직한 실시형태들에서, 시스템은 C-대역 및 L-대역에서 신호를 전송하기에 적합하다.
일부 바람직한 실시형태들에서, 시스템은 저밀도 파장 분할 다중화(CWDM; coarse wavelength division multiplex) 모드에서 작동 가능하고, 이때 하나 이상의 신호가 뒤따르는 파장 영역들: 1310 ㎚ 대역, E-대역, S-대역, C-대역 및 L-대역 중 적어도 하나에서, 보다 바람직하게는 적어도 두 개에서 전파된다.
바람직한 일 실시형태에서, 시스템은 대략 1 Gbit/s와 같거나 낮은 값에서 작동한다. 다른 바람직한 실시형태에서, 시스템은 대략 2 Gbit/s와 같거나 낮은 값에서 작동한다. 또 다른 바람직한 실시형태에서, 시스템은 대략 10 Gbit/s와 같거나 낮은 값에서 작동한다. 또 다른 바람직한 실시형태에서, 시스템은 대략 40 Gbit/s와 같거나 낮은 값에서 작동한다. 또 다른 바람직한 실시형태에서, 시스템은 대략 40 Gbit/s와 같거나 큰 값에서 작동한다.
바람직한 일 실시형태에서, 이 문서에 기술된 시스템은 광원(optical source), 광원에 광학적으로 연결되는 이 문서에 기술된 광섬유 전송선, 및 광섬유 전송선을 통해 전송되는 광신호를 수신하기 위하여 광섬유에 광학적으로 연결된 수신기를 포함하고, 광원은 디더링(dithering), 및/또는 위상 변조(phase modulating), 및/또는 진폭 변조(amplitude modulating) 성능을 갖고, 광신호는 이 광원에 의해 생성되고, 그리고 광신호는 수신기에 의해 수신된다.
전술한 상세한 설명은 본 발명의 전형적인 예이고 그리고 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 특징 및 특성의 이해를 위한 개관을 제공하기 위한 것이라는 점이 이해될 수 있다. 첨부의 도면은 본 발명의 추가의 이해를 제공하기 위하여 포함되고 그리고 이 명세서의 일부를 구성하여 결합된다. 도면은 그 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 작동예를 해설하기 위한 역할을 하는 본 발명의 다양한 특징들 및 실시형태들을 도시한다. 이 문서에 기술된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시형태들에 대해 다양한 수정예가 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않고서 작성될 수 있다는 점이 관련기술에 숙련된 자에게 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면 상이한 모드 필드 직경(mode field diameter)을 갖는 제 1 광섬유 부분과 제 2 광섬유 부분을 갖는 낮은 접합 손실의 광전송선이 기술된다. 이 광섬유 전송선은 유리하게는 손실-평평(loss-flattened)하다. 덧붙여, 광전송선의 제조 중 접합 연결에 의해 기인하는 손실이 감소하도록 하는 광섬유 전송선을 제조하는 방법이 기술된다.

Claims (19)

  1. 접합 영역에서 제 2 광섬유 부분에 직접 융합된 제 1 광섬유 부분을 포함하고, 상기 제 1 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 제 1 모드 필드 직경(MFD)을 갖고 그리고 상기 제 2 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 제 2 모드 필드 직경(MFD)을 갖고, 상기 제 1 모드 필드 직경은 제 2 모드 필드 직경과 다르고, 이때 상기 접합 영역은 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적은 접합 손실을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 손실은 1520 및 1590 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적은 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 손실은 1470 및 1620 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적은 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 손실은 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.05 ㏈보다 적게 변하는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 영역은 1530 및 1570 ㎚ 사이에서 0.02 ㏈보다 적게 변하는 접합 손실을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 영역은 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.10 ㏈보다 적은 접합 손실을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 영역은 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.07 ㏈보다 적은 접합 손실을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 모드 필드 직경은 1550 ㎚에서 8 ㎛보다 크고 그리고 제 2 모드 필드 직경은 1550 ㎚에서 8 ㎛보다 적은 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 모드 필드 직경은 1550 ㎚에서 2 ㎛보다 크게 상기 제 2 모드 필드 직경과 다른 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광섬유 부분 및 제 2 광섬유 부분은 각각 실질적으로 유사한 최외곽 직경의 최외곽 클래딩을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 80 ㎛2 보다 큰 유 효 영역을 갖고 그리고 상기 제 2 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 40 ㎛2 보다 적은 유효 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광섬유 부분은 완전히 음의 부호가 아닌 상대 굴절 지수 프로파일을 구비한 코어를 갖고 그리고 상기 제 2 광섬유 부분은 두 개의 비-인접한 양의 부호의 상대 굴절 지수 세그먼트들 및 이 두 개의 비-인접한 세그먼트들 사이에 배치되는 음의 부호의 상대 굴절 지수 세그먼트를 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 양의 부호의 분산을 갖고 그리고 상기 제 2 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 음의 부호의 분산을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 10 ps/mn-km보다 큰 분산을 갖고 그리고 상기 제 2 광섬유 부분은 1550 ㎚에서 -10 ps/mn-km보다 적은 분산을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  15. 송신기, 수신기 및 상기 송신기 및 수신기를 광학적으로 연결하는 제 1 항에 따른 광전송선을 포함하는 광섬유 통신 시스템으로서, 이때 1530 내지 1570 ㎚ 범 위의 파장 중 적어도 하나의 파장을 갖는 광 신호가 상기 광전송선에 의해 전달되는 것을 특징으로 하는 광섬유 통신 시스템.
  16. 광섬유 전송선을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
    (a) 융합 접합부에서 결합된 제 1 및 제 2 광섬유 부분들을 포함하는 광섬유 전송선을 형성하기 위하여 제 2 광섬유에 제 1 광섬유를 융합하는 단계;
    (b) 상기 융합 접합부 또는 그 근처에서 상기 제 1 광섬유 부분 및 제 2 광섬유 부분의 모드 필드를 성장시키기에 충분하도록 상기 융합 접합부에 직접적인 화염(flame)을 이용하여 단계 (a) 이후에 상기 광섬유 전송선을 가열하고, 이때 제 1 및 제 2 광섬유 부분들 모두는 상기 접합 연결부에 대해 실질적으로 대칭으로 가열됨을 특징으로 하는 가열 단계; 및
    (c) 1530 및 1570 ㎚ 사이의 모든 파장에 대하여 0.15 ㏈보다 적은 접합 손실을 제공하기에 충분한 융합 접합부에 대해 비대칭으로 직접적인 화염을 이용하여 단계 (b) 이후에 상기 광섬유 전송선을 오프셋 가열하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 단계 (a) 이전에 상기 제 1 광섬유의 단부를 상기 제 2 광섬유의 단부에 접하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 광섬유 부분들의 개개의 단부들은 용융되고, 그에 따라 융합 접합부가 상기 제 1 및 제 2 광섬유 부분들의 개개의 단부 사이의 결합부에 배치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
  18. 광섬유 전송선을 제조함에 있어 접합 손실을 줄이는 방법으로서,
    (a) 용융 접합부를 구비한 광섬유 전송선을 형성하기 위하여 제 1 광섬유 부분의 단부를 제 2 광섬유 부분의 단부에 직접 접하고 이 단부들을 용융하는 단계;
    (b) 상기 광섬유 전송선의 제 1 중심-위치에서 중심의 화염을 이용하여 상기 광섬유 전송선을 가열하는 단계; 및
    (c) 상기 광섬유 전송선의 제 2 중심-위치에서 중심의 화염을 이용하여 상기 광섬유 전송선을 가열하고, 이때 상기 제 2 중심-위치는 상기 제 1 중심-위치로부터 길이로 오프셋됨을 특징으로 하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 선은 상기 접합 손실이 1550 ㎚에서 0.15 ㏈보다 적어질 때까지 가열되는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송선.
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