KR20070084041A - 광섬유 및 전송 시스템, 및 파장 다중 전송 시스템 - Google Patents

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Abstract

광섬유는 상기 광섬유 내에서 발생하는 음향 모드의 기본 모드의 제1 모드 필드 지름이 해당 광섬유의 광강도 분포의 제2 모드 필드 지름과 다르다. 또, 이 광섬유를 이용하여 아날로그 신호전송 또는 베이스밴드 전송 또는 광 SCM 전송을 수행하도록 전송 시스템이 구성되어 있다.
광섬유, 음향 모드, 필드 지름, 광강도 분포, 음향 필드 분포

Description

광섬유 및 전송 시스템, 및 파장 다중 전송 시스템{Optical fiber, transmission system and multiple-wavelength transmission system}
본 발명은 유도 브릴리언 산란(유도 브릴리앙 산란 또는 유도 브리유앵 산란, 이하, SBS라고 함.)의 발생을 억제하고, 더 높은 파워의 신호로 전송가능한 광섬유에 관한 것이다.
본원은 2004년 11 월 5일에 출원된 특원 2004-321912호, 2005년 3 월 17일에 출원된 특원 2005-77008호, 및 2005년 7 월 6일에 출원된 특원 2005-197639호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
최근, 광섬유를 각 가정에 연선하고, 그것을 이용하여 각종 정보를 주고받는 화이버 투 더 홈(Fiber To The Home; 이하, FTTH라고 함.) 서비스가 개시되고 있다.
다양한 정보를 전송하는 FTTH의 한 형태로, 방송 신호와 그 밖의 통신신호를 각각 다른 방식으로 1개의 광섬유를 이용하여 동시에 전송하는 시스템이 있다(ITUT Recommendation G. 983.3). 일반적으로, 이 시스템에 있어서, 방송 신호는 아날로그 신호이거나 베이스밴드 신호 또는 광SCM 신호인 경우가 많다.
전송 매체인 광섬유의 관점에서 본 해당 시스템의 특징은, 다음과 같다.
* FTTH는 통상 더블스타형 PON(Passive 0ptical Network)이고, 분배 로스가 크다(통상, 최대 32분기가 상정되고 있다).
* 아날로그 신호이거나 베이스밴드 신호 또는 광SCM 신호를 전송하므로, 수신기에서의 CNR(Carrier Noise Ratio)를 크게 할 필요가 있고, 필요해지는 수광부에서의 최저 신호 광파워가 통신에 이용되는 디지털 전송에 비해 크다.
이러한 점에서, 이 시스템에 있어서는, 신호 입력부에서의 필요 신호 광파워를 크게 할 필요가 있다. 특히, 신호광의 전송중 감쇠나 분배 로스를 고려하면, 더 긴 거리의 선로나 더 많은 분기의 선로에 있어서는, 더 높은 파워가 필요해진다. 당연하지만, 신호는 가능한 한 원거리까지 전송할 수 있고, 또 한 번에 많은 가입자에게 동시에 분배할 수 있는 편이 다양한 관점(건설 비용, 유지보수성, 시스템 설계 등)에서 이점이 있다.
본 발명에 관한 종래 기술로, A.R.Charaplyvy, J.Lightwave Technol., vol.8, pp.1548-557(1990), K.Shiraki,et al., J.Lightwave Technol., vol.14, pp.50- 57(1996), Y.Koyamada, et al., J.Lightwave Technol., vol.22, pp.631-639(2004) 및 미국특허 제5,267,339호를 들 수 있다.
그렇지만, 광섬유을 이용하는 광전송에 있어서는, 비선형 현상의 일종인 SBS에 의해 광섬유에 있는 파워 이상의 광을 입사하려고 해도, 어느 일정광량(이하, SBS 문턱파워라고 함.)까지밖에 입사하지 못하고 나머지는 후방 산란광이 되어 입사광쪽으로 되돌아가 버리는 현상이 일어나, 입력부에서의 신호 광파워에 제한을 주는 경우가 있어 문제가 되었다(예를 들어, A.R.Charaplyvy, J.Lightwave Technol., vol.8, pp.1548-557(1990) 참조.).
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어지며, 더 높은 파워광을 광섬유에 입사하기 위해, SBS의 발생을 억제하고, SBS 문턱파워를 종래의 광섬유와 비교하여 더욱 높일 수 있는 광섬유와 그것을 이용한 전송 시스템 및 파장 다중 전송 시스템의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 광섬유로, 광섬유 중에 발생하는 음향 모드의 기본 모드의 제1 모드 필드 지름이, 해당 광섬유의 광강도 분포의 제2 모드 필드 지름과 다른 광섬유를 제공한다.
본 발명의 광섬유에 있어서, 제1 모드 필드 지름이 제2 모드 필드 지름의 1.6배 이상 또는 2/3 이하일 수도 있다.
본 발명의 광섬유에 있어서, 광섬유 중에 발생하는 음향 모드의 기본 모드의 제1 모드 필드 지름이 직경으로 10μm이상 또는 6μm 이하일 수도 있다.
본 발명의 광섬유에 있어서, 광섬유의 음향 필드 분포와 광 파워 분포의 중복을 작게 함으로써, 동등한 광학 특성을 가진 광섬유보다도 유도 브릴리언 산란 발생을 적게 할 수 있다.
본 발명의 광섬유에 있어서, 광섬유의 음향 필드 분포를 광 파워 분포보다도 확장함으로써, 음향 필드 분포와 광 파워의 분포의 중복을 작게 할 수 있다.
혹는, 광섬유의 음향 필드 분포를 광파워 분포보다도 축소함으로써, 음향 필드 분포와 광 파워 분포의 중복을 작게 할 수도 있다.
본 발명의 광섬유에 있어서, 동등한 광학 특성을 가진 광섬유에 비해 1.5배이상의 유도 브릴리언 문턱파워를 가질 수도 있다.
본 발명의 광섬유에 있어서, 동등한 광학 특성을 가진 광섬유에 비해 2배 이상의 유도 브릴리언 문턱파워를 가질 수도 있다.
본 발명의 광섬유에 있어서, 그 케이블 컷오프 파장이 1260nm 이하, 파장 1310nm에서의 모드 필드 지름이 7.9μm이상 10.2μm이하, 영분산 파장이 1300nm∼1324nm의 범위일 수도 있다.
본 발명의 광섬유에 있어서, 중심부에 코어, 해당 코어의 외주부에 클래드를 갖고, 상기 클래드가 굴절율이 다른 2층 이상으로 이루어지는 구성을 가질 수도 있다.
상기 광섬유에 있어서, 클래드가 2층으로 이루어지고, 코어에 인접하는 클래드를 제1 클래드, 해당 제1 클래드의 외주에 인접하는 클래드를 제2 클래드, 제1 클래드의 굴절율을 nc1, 제2 클래드의 굴절율을 nc2라고 했을 때, nc1<nc2일 수도 있다.
상기 광섬유에 있어서, 클래드가 3층으로 이루어지고, 코어에 인접하는 클래드를 제1 클래드, 해당 제1 클래드의 외주에 인접하는 클래드를 제2 클래드, 해당 제2 클래드의 외주에 인접하는 클래드를 제3 클래드, 제1 클래드의 굴절율을 nc1,제2 클래드의 굴절율을 nc2, 제3 클래드의 굴절율을 nc3이라고 했을 때, nc2<nc1<nc3일 수도 있다.
또 본 발명은 브릴리언 스펙트럼의 주파수가 낮은 쪽에서 i번째의 피크 게인을 g(i), 존재하는 복수의 피크 중 최대 게인을 Max(g)라고 했을 때, g(i)≥[0.1×Max(g)]가 되는 피크가 2곳 이상 존재하는 광섬유를 제공한다.
상기 광섬유에 있어서, g(i)≥[0.1×Max(g)]가 되는 피크가 3곳 이상 존재할 수도 있다.
상기 광섬유에 있어서, g(i)≥[0.5×Max(g)]가 되는 피크가 2곳 이상 존재할 수도 있다.
상기 광섬유에 있어서, g(i)≥[0.5×Max(g)]가 되는 피크가 3곳 이상 존재할 수도 있다.
또, 본 발명은 전술한 본 발명에 관한 광섬유를 이용하여 아날로그 신호 전송 또는 베이스밴드 전송 또는 광SCM 전송을 하도록 구성된 전송 시스템을 제공한다
또, 본 발명은 전술한 본 발명에 관한 광섬유를 이용하여 아날로그 신호 전송 및/또는 베이스밴드 전송 또는 광SCM 전송과 함께, 데이터 전송 및/또는 음성 전송을 하도록 구성된 파장 다중 전송 시스템을 제공한다.
도 1은 문턱파워를 설명하는 그래프이다.
도 2는 일반 광섬유의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 광파워 분포와 음향모드 필드분포의 중복 상태를 나타내는 그래프이다.
도 4A 내지 도 4C는 SBS 억제를 실현하는 광파워와 음향모드 필드분포의 예 시이다.
도 5는 음향MFD와 광MFD의 상대값과 브릴리언 게인의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 종래형 광섬유의 굴절율 분포를 예시하는 그래프이다.
도 7은 도 6의 광섬유의 광강도 분포와 음향 모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 6의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 9는 제1 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10은 제1 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 11은 제1 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 12는 제2 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 13은 제2 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향 모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 14는 제2 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 15는 제3 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 16은 제3 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 17은 제3 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 18은 제4 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 19는 제4 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향 모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 20은 제4 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 21은 제5 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 22는 제5 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 23은 제5 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 24는 제6 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 25는 제6 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 26은 제6 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 27은 제7 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 28은 제7 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 29는 제7 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 30은 제8 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 31은 제8 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향 모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 32는 제8 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 33은 제9 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 34는 제9 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 35는 제9 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 36은 제1O 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 37은 제10 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 38은 제1O 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 39는 제11 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 40은 제11 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 41은 제11 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 42는 제12 실시예의 광섬유의 굴절율 분포를 나타내는 그래프이다.
도 43은 제12 실시예의 광섬유의 광강도 분포와 음향모드의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 44는 제12 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 45는 본 발명의 광섬유를 이용하여 구성한 전송 시스템(파장 다중 전송 시스템)을 나타내는 도면이다.
* 부호의 설명 *
1…광섬유, 2…코어
3…클래드, 10…광전송 시스템(파장 다중 전송 시스템)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
본 발명에 관한 광섬유는 광섬유 중에 발생하는 음향모드의 기본모드의 모드 필드 지름이 해당 광섬유의 광강도 분포의 모드 필드 지름과 다른 구성을 갖고, 이로써 SBS의 발생을 억제하고, 더 높은 파워의 신호로 전송을 할 수 있게 된다.
SBS는 광섬유를 구성하는 석영 유리 등의 매질의 음향 포논과 입사광의 상호 작용에 의해 발생하는 비탄성 산란의 일종이다. 하이파워 신호광 입력이라고 하는 관점에서 보면, SBS는 *문턱파워가 다른 비탄성 산란에 비해 낮고, *브릴리언 산란광의 대부분이 후방 산란광이 된다는 특징을 갖고 있다.
도 1은 통상의 광섬유에서의 SBS 문턱파워를 예시하는 그래프이다. SBS 문턱파워의 측정방법은 ITU- T G.650.2, Definitions and test methods for statistical and non-linear attributed of single-mode fiber and cable, Appendix II에 기재되어 있다.
이 문턱파워는 SBS 효율이 급격하게 증대하는 광강도를 의미한다. 따라서 문턱파워가 낮으면, 즉 다른 비탄성 산란에 비해 더 낮은 입사광 파워로 SBS가 발생한다. 또, 발생한 SBS광의 대부분이 후방(입사측)으로 산란되어 버리고, 전방(수광측)으로 SBS광은 전파하지 않고 SBS에 의해 줄어든 입사 신호광만 전파한다. 이들 2개의 작용에 의해, 고파워광을 광섬유에 입사하려고 해도, 전방에는 SBS 문턱파워 이상의 광은 전파하지 않는다(도 1 중 투과광의 파워를 나타내는 곡선 참조.).
SBS 문턱파워는 신호광의 스펙트럼 선폭이 좁은 경우에는, 근사적으로 다음 식 (1)로 표시된다.
Figure 112007033917576-PCT00001
식 (1) 중 Pth는 SBS 문턱파워, Aeff는 실효 코어 단면적, gBO는 브릴리언 게인 계수를 각각 나타내고 있다. 또 Leff는 실효 작용 길이이고, 다음 식 (2)으로 구해진다.
Figure 112007033917576-PCT00002
식 (2) 중 α는 광섬유의 손실, L은 실섬유 길이(선로 길이)를 각각 나타내고 있다.
식 (1)에서 알 수 있듯이, SBS 문턱파워를 향상시키려면, 실효 코어 단면적Aeff를 크게 하거나, 브릴리언 게인 계수gBO를 작게 하면 된다. 그렇지만, Aeff는, 예를 들어, 분산 특성 등의 기타 광학 특성과 밀접하게 관련되기 때문에, Aeff를 크게 한다는 선택은 가능한 한 피하길 바란다. 그렇게 되면, 실질적으로 취할 수 있는 수단으로는 브릴리언 게인 계수를 작게 하는 것을 생각할 수 있다.
브릴리언 게인 계수는 신호광의 스펙트럼 선폭이 좁은 경우에는, 브릴리언 스펙트럼이 로렌츠형이라는 가정 하에 다음 식 (3)으로 표시된다.
Figure 112007033917576-PCT00003
식 (3) 중 n0은 광섬유 매질(본 예에서는 석영 유리)의 굴절율, p12는 포게켈스(Pockels)의 광탄성 계수, c는 광속, λ는 신호광 파장, ρ0는 광섬유 매질(본 예에서는 석영 유리)의 밀도, νA는 광섬유의 클래드에서의 음속, ΔνB는 브릴리언 스펙트럼의 반값 전폭(FWHM)을 각각 나타내고 있다. 또한, 지금까지의 일반적인 SBS의 설명에 대해서는, 예를 들어 A.R.Charaplyvy, J.Lightwave Technol., vol.8, pp.1548-557(1990) 등에서 참조할 수 있다.
식 (3)을 보면, ΔνB 이외의 파라미터는 재료 혹는 시스템 고유의 것이므로, 대폭적인 변경ㆍ개선은 곤란하다. 즉, 문턱파워를 높이기 위해서는 브릴리언 스펙트럼폭을 넓히는 것이 하나의 해답이 된다.
브릴리언 스펙트럼 폭의 확대를 실현하는 방법으로는, 광섬유 길이 방향으로 광학특성이나 도펀트 농도, 잔류응력을 변화시킴으로써 브릴리언 게인이 최대가 되는 주파수(피크 주파수)를 길이 방향으로 변화시킴으로써, 광섬유 전송로 전체로서의 브릴리언 스펙트럼 폭을 확대하는 방법이 보고되고 있다(예를 들어, 미국특허 제5,267,339호, K.Shiraki,et al., J.Lightwave Technol., vol.14, pp.50- 57(1996) 참조.). 그렇지만, 이 종래 기술에 의한 수법에 의하면, 필연적으로 길이 방향으로 광섬유의 광학 특성도 변화되어 버려 실용상 바람직하지 않다.
브릴리언 스펙트럼은 한편으로, 별도의 표식으로 상호 작용을 하는 (복수의) 음향 포논 모드의 공간 확대와 광학 모드의 공간적 파워 분포와의 중복의 총합으로 하여, 다음 식 (4), (5)로 표시되기도 한다(예를 들어, Y.Koyamada, et al., J.Lightwave Technol., vol.22, pp.631-639(2004) 참조.).
Figure 112007033917576-PCT00004
Figure 112007033917576-PCT00005
식 (4), (5) 중 Si(ν) 는 각 음향 모드의 주파수ν에서의 브릴리언 게인, i는 각 음향 모드 번호, ν0는 피크 주파수, fi는 각 음향 모드의 음향 주파수, Γi는 음향파 감쇠 계수(감쇠 완화 시간의 역수)를 각각 나타내고 있다. 또, Gi는 다음 식(6)로 구해진다.
Figure 112007033917576-PCT00006
식 (6) 중 p12는 포켈스의 광탄성 계수, ω0는 입사광의 각진동수, βi는 각 음향 모드의 전파상수를 각각 나타내고 있다. 또 X(r) 및 Yzi(r)은 각각 광섬유 중의 전파광의 전계 분포, 및 각 음향 모드의 축(z) 방향 진동의 변위량 분포이다. 또한, 여기서 피크 주파수에서의 S(ν)(=S(ν0))이 식 (3) 중의 gB0에 해당한다.
식 (4)∼식 (6)에 따르면, Gi를 작게, 즉 전파광의 전계 분포와 각 음향 모드의 축(z) 방향의 진동 변위량 분포의 분포 중복을 작게 함으로써, 브릴리언 게인을 작게(=문턱파워를 크게) 할 수 있다는 것을 본 발명자들은 발견했다. 그래서,본 발명자들은 상기 중복을 작게 하기 위한 구체적 방법에 대해 예의 검토를 수행했다. 이하에 검토 결과를 나타낸다.
기존의 광섬유의 구조를 도 2에 예시한다. 이 광섬유(1)는 굴절율이 높은 석영 유리로 이루어지는 코어(2)와, 그 외주에 마련된 석영 유리로 이루어지는 클래드(3)로 이루어져 있다. 코어(2) 부분에는 굴절율을 높이는 도펀트(예를 들어, 게르마늄)가 첨가되어 있다. 클래드(3)에는 의도적인 도펀트의 첨가는 이뤄지지 않았다. 광섬유(1)의 구조는 도 2에 나타내는 바와 같이 동심 모양으로, 중앙 코어(2)의 굴절율이 클래드(3)에 비해 상대적으로 높여지고, 그 코어(2)에 광이 갇혀서 도파한다.
한편, SBS에 관련된 음향 모드도 마찬가지로 광섬유 안을 전파한다. 음향파에 있어서, 석영 유리에의 이원소(異元素) 첨가는 모두 음속 저하(=음향파를 가두는) 효과를 가진다. 때문에, 도 2에 나타내는 구조의 경우, 음향파도 광과 마찬가지로 코어(2)의 부분에 갇혀서 도파한다.
도 3에 도 2의 구조에서의 음향 모드의 변위량 분포(필드 분포)와, 광의 파워 분포(전계 분포의 2승 분포)의 계산 결과의 일 예를 나타낸다. 여기에 예시된 바와 같이, 특히 SBS 저감을 의도하지 않은 종래의 광섬유에 있어서는, 음향모드 필드 분포와, 광의 파워 분포는 거의 동일한 분포를 갖고 있다.
음향필드 분포와 광의 파워 분포의 중복을 줄이려면, 도 4A∼도 4B에 나타내는 바와 같이, (a) 음향필드 분포 중심과 광파워 분포 중심을 엇갈리게 하는 방법(도 4A참조), (b) 음향필드 분포를 광파워 분포보다도 확대하는 방법(도 4B 참조), 또는 (c) 광파워 분포를 음향필드 분포보다도 확대하는 방법(도 4C 참조)을 생각할 수 있다.
그렇지만, 상기 (a)에 대해서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 광섬유의 구조상, 음향모드와 광파워의 분포는 동심 모양으로 될 수밖에 없어서 실시가 어렵다.
그러므로, 상기 (b) 및 (c)의 수법에 의하면, 음향필드 분포와 광의 파워 분포의 중복을 줄이고, SBS의 억제와 SBS 문턱파워의 증가를 달성할 수 있다.
더욱 상세히 설명하기 위해, 필드 분포의 확대를 정의한다. 일반적으로, 광섬유와 같은 중심에 최대값을 가진 분포에 대해, 그 공간적 확대의 지표로서, 필드 지름을 이용한다. 필드 지름의 정의는 각각의 분야에서 각양각색이다. 광섬유의 분 야에서는, Petermann II의 정의의 모드 필드 지름(MFD)을 이용하는 것이 일반적인데, 본 발명에 있어서는, 광강도의 공간 분포로서 피크 파워의 1/e가 되는 직경을 필드 지름으로 한다(이하, 이것을 광MFD라고 함.).
일반적인 MFD를 이용하지 않는 이유는, 식 (6)에 있어서, 중복 적분을 하는 직접적인 분포가 모드 필드 분포(X)의 2승, 즉 광파워 분포이므로, 음향모드 분포와의 비교에 있어서 직감적으로 이해하기 쉽기 때문이다.
한편, 음향 모드에 관한 필드 지름에 대해서는 피크 변위량의 1/e가 되는 직경을 MFD로 한다(이하, 이것을 음향MFD라고 함.).
이 정의에 의하면, 도 3에 나타내는 경우의 광MFD와 음향MFD는 각각 7.5μm, 7.1μm으로 계산된다.
도 5에 광MFD를 고정하여 음향MFD를 변화시켰을 때의 브릴리언 게인의 변화의 시뮬레이션 예를 나타낸다. 여기서, 문턱파워를 1.5배 이상 개선하려면(=브릴리언 게인을 1/1.5배로 하려면), 음향MFD를 광MFD의 약 1.6배 이상으로 하거나, 또는 2/3 이하로 하면 된다는 것을 알 수 있다. 또, 문턱파워를 2배 이상 개선하려면(=브릴리언 게인을 1/2배로 하려면), 음향MFD를 광MFD의 약 2.2배 이상으로 하거나, 또는 1/2 이하로 하면 된다는 것도 도 5로부터 판단할 수 있다. 여기서는 광MFD를 고정했지만, 광MFD를 변화시키는 경우에도 광MFD와 음향MFD의 상대적인 관계만 만족하면, 도 5의 관계가 도출된다.
더욱 바람직하게는, 음향MFD만 변화시켜 SBS 억제를 실현하는 것이 바람직하다. 그것도, 본 발명 대상이 광섬유인 이상, 광섬유의 광학 특성에는 SBS 이외에도 다양한 요구 성능이 존재하기 때문이다. 이러한 요구 성능을 만족하면서 SBS 억제를 달성하려면, 광MFD를 변화시키지 않고 음향MFD를 변화시킬 필요가 있다.
통상, 정보 통신에 이용되는 광섬유의 본 정의에서의 광MFD는, 파장 1550nm정도라면, 6∼10μm 정도이다. 때문에, 이 광MFD를 가진 광섬유에서, 음향MFD를 광MFD의 1.6배 이상 또는 2/3 이하를 실현하려면, 실질적으로는 음향MFD를 10μm이상으로 하거나, 또는 6μm 이하로 하면 된다.
광섬유의 음향MFD를 광MFD의 1.6배 이상 또는 2/3 이하로 하기 위한 수단으로는, 예를 들어, 코어의 굴절율 분포나 도펀트 농도 분포를 복잡하게 하거나, 코어에 복수의 도펀트를 첨가하고, 그 농도 분포를 지름방향으로 변화시키거나, 클래드에 도펀트를 첨가하는 방법 등을 들 수 있다.
이어, 본 발명에 관한 전송 시스템에 대해 기록한다.
상술한 본 발명의 광섬유를 이용하는 이점은, 더 높은 파워의 신호광을 도입할 수 있는 것이다. 때문에, 비교적 높은 파워의 필요한 아날로그 전송이나 베이스밴드 전송 또는 광SCM 전송을 본 발명의 광섬유을 이용하여 수행함으로써, 더 많은 분기ㆍ장거리의 전송이 가능해지고, 가장 큰 혜택을 누릴 수 있다. 특히, 전송 거리에서 15km 이상 및/또는 분기수가 32분기 이상인 시스템의 경우, 가장 큰 혜택을 누릴 수 있다.
또, 본 발명에 관한 광섬유를 이용하여 상술한 아날로그 전송이나 베이스밴드 전송 또는 광SCM 전송에 더하여 기타 전송도 동시에 수행하는, 파장 다중 전송을 할 수도 있다. 파장 다중 전송으로서는, ITU- T G.983.3에 표시되어 있는 FTTH 의 일 형태로서, 혹은 CWDM 등을 생각할 수 있다.
물론, 전송 시스템으로 이러한 용도에 한정할 필요는 없다. 예를 들어, 통상의 공중 데이터 통신뿐만 아니라, 디지털 장거리 무중계 전송 시스템이나, ITS, 센서 용도, 원격 레이저 절단 시스템 등에도 사용할 수 있다.
마지막으로, 본 예에 있어서는, 음향 모드는 모부 기본 모드를 대상으로 설명했지만, 실제로는 음향 모드는 단일 모드라고는 한정할 수 없으며, 복수의 모드가 존재하는 경우도 있다. 그러나 그 경우에 있어서도, 광의 모드가 기본 모드인 관계상, 식 (6)의 중복이 가장 큰 음향 모드는 기본 모드인 경우가 대부분이다. 그러므로, SBS 억제를 생각할 때는, 음향 모드는 기본 모드만을 대상으로 해도 일반적으로는 문제가 없다는 것을 부기해 둔다.
[종래예]
도 2, 도 3에 나타낸 종래예를 더욱 상세히 설명한다.
도 6은 종래형 굴절율 분포의 예이다. 이와 같은 굴절율 분포를 이용함으로써 이하와 같은 특성을 얻을 수 있다. 또, 본 종래예에서의 광 파워와 음향 모드의 분포를 도 7에 나타낸다.
* 섬유 컷오프 파장이 1.27μm.
* 케이블 컷오프 파장이 1.21μm.
* 모드 필드 지름(Petermann II)이 파장 1310nm에서 9.43μm, 파장 1550nm에서 10.57μm.
* 영분산 파장이 1307.0nm.
* 파장 분산값이 파장 1310nm에서 0.26ps/nm/km, 파장 1550nm에서 17.43ps/nm/km.
* 구부림 직경 20mm에서의 구부림 손실이 파장 131Onm에서 1.0dB/m, 파장 1550nm에서 19.7dB/m.
* 광MFD가 파장 1550nm에서 7.60μm.
* 음향MFD가 7.10μm.
본 종래예는 IUT-TG.652에서 규정되는 일반적인 싱글모드 광섬유의 특성을 가진다. (음향MFD)/(광MFD)는 0.93이었다. 이 종래예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 8에 나타낸다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 단일 피크를 가진 브릴리언 스펙트럼이 측정되었다.
[제1 실시예]
제1 실시예의 굴절율 분포를 도 9에 나타낸다. 제1 실시예의 광섬유는 중앙 부근에 굴절율 최대값을 갖고, 반지름에 대해 거의 일정한 경사로 굴절율이 감소하는 분포를 가진다. 도 9에 나타내는 굴절율 분포를 취하는 광섬유의 광학 특성을 이하에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광파워와 음향모드의 분포를 도 10에 나타낸다.
* 섬유 컷오프 파장이 1.25μm.
* 케이블 컷오프 파장이 1.20μm.
* 모드 필드 지름(Petermann II)이 파장 1310nm에서 9.46μm, 파장 1550nm에서 10.86μm.
* 영분산 파장이 1330.5nm.
* 파장 분산값이 파장 1310nm에서 ―1.90ps/nm/km, 파장 1550nm에서 16.27ps/nm/km.
* 구부림 직경 20mm에서의 구부림 손실이, 파장 131Onm에서 2.6dB/m, 파장 1550nm에서 39.5dB/m.
* 광MFD가 파장 1550nm에서 6.76μm.
* 음향MFD가 3.18μm.
본 실시예의 광섬유는 종래예의 광섬유와 거의 동일한 광학 특성을 갖는 것을 알 수 있다. (음향MFD)/(광MFD)는 0.47로, 종래예의 절반 정도로 되어 있다. 도 10에서도 음향 모드의 확대가 광학 파워에 비해 좁혀져 있다는 것을 알 수 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 11에 나타낸다. 도 11에서 스펙트럼의 피크가 절반 정도로 저감되어 있다는 것을 알 수 있다. 측정된 SBS 문턱파워는 종래예에 대해 3.0dB 개선되었다.
[제2 실시예]
제2 실시예의 굴절율 분포를 도 12에 나타낸다. 제2 실시예의 광섬유는 코어가 2층으로 이루어지는 굴절율 분포로 되어 있다. 도 12에 나타내는 굴절율 분포를 취하는 광섬유의 광학 특성을 이하에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광파워와 음향 모드의 분포를 도 13에 나타낸다.
* 섬유 컷오프 파장이 1.29μm.
* 케이블 컷오프 파장이 1.22μm.
* 모드 필드 지름(Petermann II)이 파장 1310nm에서 9.27μm, 파장 1550nm에서 10.53μm.
* 영분산 파장이 1326.3nm.
* 파장분산값이 파장 1310nm에서 ―1.55ps/nm/km, 파장 1550nm에서 16.77ps/nm/km.
* 구부림 직경 20mm에서의 구부림 손실이 파장 131Onm에서 0.5dB/m, 파장1550nm에서 12.8dB/m.
* 광MFD가 파장 1550nm에서 6.59μm.
* 음향MFD가 2.49μm.
본 실시예의 광섬유는 종래예의 광섬유와 거의 동일한 광학 특성을 가진 것을 알 수 있다. (음향MFD)/(광MFD)는 0.38로 종래예의 절반 정도로 되어 있다. 도 13에서도 음향 모드의 확대가, 광학 파워에 비해 좁아져 있는 것을 알 수 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 14에 나타낸다. 도 14에서 스펙트럼의 피크가 절반 정도로 저감되어 있는 것을 알 수 있다. 측정된 SBS 문턱파워는 종래예에 대해 3.2dB 개선되었다.
[제3 실시예]
제3 실시예의 굴절율 분포를 도 15에 나타낸다. 제3 실시예의 광섬유는 코어가 2층으로 이루어지는 굴절율 분포가 되어 있다. 도 15에 나타내는 굴절율 분포를 취하는 광섬유의 광학 특성을 이하에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광파워와 음향 모드의 분포를 도 16에 나타낸다.
* 섬유 컷오프 파장이 1.26μm.
* 케이블 컷오프 파장이 1.20μm.
* 모드 필드 지름(Petermann II)이 파장 1310nm에서 9.31μm, 파장 1550nm에서 10.70μm.
* 영분산 파장이 1335.3nm.
* 파장 분산값이 파장 1310nm에서 ―2.43ps/nm/km, 파장 1550nm에서 16.14ps/nm/km.
* 구부림 직경 20mm에서의 구부림 손실이 파장 131Onm에서 2.1dB/m, 파장 1550nm에서 34.8dB/m.
* 광MFD가 파장 1550nm에서 6.83μm.
* 음향MFD가 3.81μm.
본 실시예의 광섬유는 종래 예의 광섬유와 거의 동일한 광학 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다. (음향MFD)/(광MFD)는 0.56로 종래 예의 절반 정도로 되어 있다. 도 16으로부터도 음향 모드의 확대가 광학 파워에 비해 좁혀져 있는 것을 알 수 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 17에 나타낸다. 도 17로부터 스펙트럼의 피크가 절반 정도로 저감되어 있다는 것을 알 수 있다. 측정된 SBS 문턱파워는 종래예에 대해 3.7dB 개선되었다.
[제4 실시예]
제4 실시예의 굴절율 분포를 도 18에 나타낸다. 도 18은 코어 주변의 확대도로, 도 18의 굴절율 분포에 있어서, 클래드 반지름은 62.5μm이다. 제4 실시예의 광섬유는 3층 구조의 코어와 거의 일정한 굴절율을 가진 클래드에 의해 구성되어 있다. 본 구조의 구조 파라미터(각 층의 반지름 및 비굴절율차) 및 광학 특성을 표 1에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광 파워와 음향 모드의 분포를 도 19에 나타낸다.
Figure 112007033917576-PCT00007
본 실시예의 광섬유는 종래예의 광섬유보다도 작은 MFD를 갖고 있는데, 식 (1)에 의하면 SBS 문턱파워(Pth)는 실효 코어 단면적(Aeff)에 비례한다. 또 Aeff는 MFD2에 비례하는 것이 알려져 있다. 즉, 일반적으로는 MFD가 작아짐에 따라 SBS 문턱파워는 작아진다. 그렇지만, 본 실시예의 광섬유에 있어서, 도 19로부터도 알 수 있듯이 음향 모드의 확대는 광학 파워에 비해 좁혀져 있고, (음향MFD)/(광MFD)도 0.37로 종래예의 절반 정도로 되어 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 20에 나타낸다. 10980MHz 부근의 최대 피크는 종래예의 절반 정도로 저감되어 있다. 나아가 10830MHz 부근에는 최대 피크와 동일한 정도 크기의 피크가 존재해 있어, SBS 문턱파워의 개선에 유효하다. 측정된 SBS 문턱파워는 길이 20km의 광섬유에 있어서 12.9dBm이고, 통상의 섬유에 대해 4.2dB의 개선을 확인할 수 있었다.
[제5 실시예]
제5 실시예의 굴절율 분포를 도 21에 나타낸다. 도 21은 코어 부근의 확대도로, 도 21의 굴절율 분포에 있어서, 클래드 반지름은 62.5μm이다. 제5 실시예의 광섬유는 3층 구조의 코어와 거의 일정한 굴절율을 가진 클래드에 의해 구성되어 있다. 본 구조의 구조 파라미터(각 층의 반지름 및 비굴절율차) 및 광학 특성을 표 2에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광 파워와 음향 모드의 분포를 도 22에 나타낸다. 영분산 파장은 1318.4nm이고, ITU- TG.652를 만족한다.
Figure 112007033917576-PCT00008
본 실시예의 광섬유는 종래 예의 광섬유와 똑같은 정도의 MFD를 갖고 있다. 본 실시예의 광섬유에 있어서, 도 22로부터도 알 수 있듯이 음향 모드의 확대는 광학 파워에 비해 좁혀져 있고, (음향MFD)/(광MFD)도 0.33과 종래예의 절반 정도로 되어 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 23에 나타낸다. 11130MHz 부근의 최대 피크는 종래예의 절반 정도로 저감되어 있다. 나아가, 10900,10990MHz 부근에도 최대 피크와 똑같은 정도 크기의 피크가 존재하고 있어, SBS 문턱파워의 개선에 유효하다. 측정된 SBS 문턱파워는, 길이 20km의 광섬유에 있어서 13.4dBm이고, 통상의 섬유에 대해 4.7dB의 개선을 확인할 수 있었다.
[제6 실시예]
제6 실시예의 굴절율 분포를 도 24에 나타낸다. 도 24는 코어 부근의 확대도이고, 도 24의 굴절율 분포에 있어서, 클래드 반지름은 62.5μm이다. 제6 실시예의 광섬유는 3층 구조의 코어와 거의 일정한 굴절율을 가진 클래드에 의해 구성되어 있다. 본 구조의 구조 파라미터(각 층의 반지름 및 비굴절율 차이) 및 광학 특성을 표 3에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광파워와 음향 모드의 분포를 도 25에 나타낸다. 영분산 파장은 1314.0nm이고, ITU-TG.652를 만족한다.
Figure 112007033917576-PCT00009
본 실시예의 광섬유는 종래 예의 광섬유보다도 작은 MFD를 갖고 있다. 제4 실시예와 마찬가지로, 종래의 구성에서는 본 섬유의 MFD에서는, SBS 문턱파워의 악화가 예상된다. 그렇지만, 본 실시예의 광섬유에 있어서, 도 25로부터도 알 수 있듯이, 음향 모드의 확대는 광학 파워에 비해 좁혀져 있고, (음향MFD)/(광MFD)도 0.39로 종래 예의 절반 정도로 되어 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 26에 나타낸다.10750MHz 부근의 최대 피크는 종래 예의 절반 정도로 저감되어 있다. 나아가, 10830MHz 부근에는 최대 피크와 똑같은 정도 크기의 피크가 존재하고 있어 SBS 문턱파워의 개선에 유효하다. 측정된 SBS 문턱파워는 길이 20km의 광섬유에 있어서 13.0dBm이고, 통상의 섬유에 대해 4.3dB의 개선을 확인할 수 있었다.
[제7 실시예]
제7 실시예의 굴절율 분포를 도 27에 나타낸다. 도 27은 코어 부근의 확대도이고, 도 27의 굴절율 분포에 있어서, 클래드 반지름은 62.5μm이다. 제7 실시예의 광섬유는 최대 비굴절율차(Δ1)를 갖는 중심 코어, 중심 코어에 인접하여 최저 비굴절율차(Δ2)를 갖는 제2 코어, 및 제2 코어에 인접하여 최대 비굴절율차(Δ3)를 갖는 제3 코어로 이루어지고, 제3∼제6의 실시예와 마찬가지로 3층 구조의 코어와 거의 일정한 굴절율을 갖는 클래드에 의해 구성되어 있다. 그렇지만, 본 실시예의 광섬유는, 제3∼제6의 실시예와는 달리 완만한 분포를 가진 구조로 되고 있고, 그 경계가 애매해져 있다. 여기서는, 비굴절율차의 지름방향 변화율(d비굴절율차/d반지름)을 이용하여 각각의 층의 지름을 규정했다. 코어 영역에 있어서, 변화율이 0이 되는 점을 각각 제2, 제3 코어의 지름 r2, r3로 했다. 또 r2의 내측에서 변화율이 최소가 되는 지름을 중심 코어의 반지름(r1)으로 했다. 본 구조의 구조 파라미터(각 층의 반지름 및 비굴절율차) 및 광학 특성을 표 4에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광 파워와 음향 모드의 분포를 도 28에 나타낸다.
Figure 112007033917576-PCT00010
본 실시예의 광섬유는 종래예의 광섬유보다도 작은 MFD를 갖고 있다. 제4 실시예와 마찬가지로, 종래의 구성에서는 본 섬유의 MFD에서는, SBS 문턱파워의 악화가 예상된다. 그렇지만, 본 실시예의 광섬유에 있어서, 도 28로부터도 알 수 있듯이 음향 모드의 확대는 광학 파워에 비해 좁혀져 있고, (음향MFD)/(광MFD)도 0.39와 종래예의 절반 정도로 되어 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 29에 나타낸다. 11080MHz 부근의 최대의 피크는 종래예의 절반 정도로 저감되어 있다. 나아가, 11010, 10840MHz 부근에는 최대 피크와 똑같은 정도 크기의 피크가 존재해 있고, SBS 문턱파워의 개선에 유효하다. 측정된 SBS 문턱파워는 길이 20km의 광섬유에 있어서 13.5dBm이고, 통상의 섬유에 대해 4.8dB의 개선을 확인할 수 있었다.
[제8 실시예]
제8 실시예의 굴절율 분포를 도 30에 나타낸다. 도 30은 코어 부근의 확대도이고, 도 30의 굴절율 분포에 있어서, 클래드 반지름은 62.5μm이다. 제8 실시예의 광섬유는 최대 비굴절율차(Δ1)를 갖는 중심 코어, 중심 코어에 인접하여 최저 비굴절율차(Δ2)를 갖는 제2 코어, 및 제2 코어에 인접하여 최대 비굴절율차(Δ3)를 갖는 제3 코어로 이루어지고, 제3∼제6의 실시예와 마찬가지로 3층 구조의 코어와는 거의 일정한 굴절율을 갖는 클래드에 의해 구성되어 있다. 그렇지만, 본 실시예의 광섬유는, 제3∼제6 실시예와는 달리 완만한 분포를 갖는 구조로 되고 있고, 그 경계의 정의는 제7 실시예와 동일하게 했다. 본 구조의 구조 파라미터(각 층의 반지름 및 비굴절율차) 및 광학 특성을 표 5에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광파워와 음향 모드의 분포를 도 31에 나타낸다.
Figure 112007033917576-PCT00011
본 실시예의 광섬유는 종래예의 광섬유와 똑같은 정도의 MFD를 갖고 있다. 본 실시예의 광섬유에 있어서, 도 31로부터도 알 수 있듯이 음향 모드의 확대는 광학 파워에 비해 좁혀져 있고, (음향MFD)/(광MFD)도 0.33으로 종래예의 절반 정도로 되어 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 32에 나타낸다. 11010MHz 부근의 최대 피크는 종래예의 절반 정도로 저감되어 있다. 나아가, 10860, 11090MHz 부근에는 최대 피크와 똑같은 정도의 크기의 피크가 존재해 있어, SBS 문턱파워의 개선에 유효하다. 측정된 SBS 문턱파워는 길이 20km의 광섬유에 있어서 12.6dBm이고, 통상의 섬유에 대해 3.9dB의 개선을 확인할 수 있었다.
[제9 실시예]
제9의 실시예의 굴절율 분포를 도 33에 나타낸다. 도 33은 코어 부근의 확대도이고, 도 33의 굴절율 분포에 있어서, 클래드 반지름은 62.5μm이다. 제9 실시예의 광섬유는 최대 비굴절율차(Δ1)를 갖는 중심 코어, 중심 코어에 인접하여 최저 비굴절율차(Δ2)를 갖는 제2 코어, 및 제2 코어에 인접하여 최대 비굴절율차(Δ3)를 갖는 제3 코어로 이루어지고, 제3∼제6 실시예와 마찬가지로 3층 구조의 코어와 거의 일정한 굴절율을 가진 클래드에 의해 구성되어 있다. 그렇지만, 본 실시예의 광섬유는, 제3∼제6 실시예와는 달리 완만한 분포를 가진 구조로 되어 있고, 그 경계의 정의는 제7 실시예와 동일하게 했다. 본 구조의 구조 파라미터(각 층의 반지름 및 비굴절율차) 및 광학 특성을 표 6에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광파워와 음향 모드의 분포를 도 34에 나타낸다. 영분산 파장은 1314.5nm이고, ITU-TG.652를 만족한다.
Figure 112007033917576-PCT00012
본 실시예의 광섬유는 종래예의 광섬유와 똑같은 정도의 MFD를 갖고 있다. 본 실시예의 광섬유에 있어서, 도 34로부터도 알 수 있듯이 음향 모드의 확대는 광학 파워에 비해 좁혀져 있고, (음향MFD)/(광MFD)도 0.32로 종래예의 절반 정도로 되어 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 35에 나타낸다. 10960MHz 부근의 최대 피크는 종래예의 절반 정도로 저감되어 있다. 나아가, 10870, 11090MHz 부근에는 최대 피크와 똑같은 정도의 크기의 피크가 존재해 있어 SBS 문턱파워의 개선에 유효하다. 측정된 SBS 문턱파워는 길이 20km의 광섬유에 있어서 12.6dBm이고, 통상의 섬유에 대해 3.9dB의 개선을 확인할 수 있었다.
[제1O 실시예]
제10 실시예의 굴절율 분포를 도 36에 나타낸다.도 36은 코어 부근의 확대도이고, 도 36의 굴절율 분포에 있어서, 클래드 반지름은 62.5μm이다. 제10 실시예의 광섬유는 최대 비굴절율차(Δ1)를 갖는 중심 코어, 중심 코어에 인접하여 최저 비굴절율차(Δ2)를 갖는 제2 코어, 및 제2 코어에 인접하여 최대 비굴절율차(Δ3)를 갖는 제3 코어로 이루어지고, 제3∼제6 실시예와 마찬가지로 3층 구조의 코어와 거의 일정한 굴절율을 가진 클래드에 의해 구성되어 있다. 그렇지만, 본 실시예의 광섬유는, 제3∼제6 실시예와는 달리 완만한 분포를 가진 구조로 되어 있고, 그 경계의 정의는 제7 실시예와 동일하게 했다. 본 구조의 구조 파라미터(각 층의 반지름 및 비굴절율차) 및 광학 특성을 표 7에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광파워와 음향 모드의 분포를 도 37에 나타낸다.
Figure 112007033917576-PCT00013
본 실시예의 광섬유는 종래예의 광섬유와 똑같은 정도의 MFD를 갖고 있다. 본 실시예의 광섬유에 있어서, 도 37로부터도 알 수 있듯이 음향 모드의 확대는 광학 파워에 비해 좁혀져 있고, (음향MFD)/(광MFD)도 0.33로 종래예의 절반 정도로 되어 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 38에 나타낸다. 11000MHz 부근의 최대 피크는 종래예의 절반 정도로 저감되어 있다. 나아가, 10830, 11120MHz 부근에는 최대 피크와 똑같은 정도의 크기의 피크가 존재해 있어 SBS 문턱파워의 개선에 유효하다. 측정된 SBS 문턱파워는 길이 20km의 광섬유에 있어서 14.3dBm이고, 통상의 섬유에 대해 5.6dB의 개선을 확인할 수 있었다.
[제11 실시예]
제11 실시예의 굴절율 분포를 도 39에 나타낸다.도 39는 코어 부근의 확대도이고, 도 39의 굴절율 분포에 있어서, 클래드 반지름은 62.5μm이다. 제11 실시예의 광섬유는 최대 비굴절율차(Δ1)를 갖는 중심 코어, 중심 코어에 인접하여 최저 비굴절율차(Δ2)를 갖는 제2 코어, 및 제2 코어에 인접하여 최대 비굴절율차(Δ3)를 갖는 제3 코어로 이루어지고, 제3∼제6 실시예와 마찬가지로 3층 구조의 코어를 갖는다. 그렇지만, 본 실시예의 광섬유는, 제3∼제6 실시예와는 달리 완만한 분포를 가진 구조로 되어 있고, 그 경계의 정의는 제7 실시예와 동일하게 했다. 본 구조의 구조 파라미터(각 층의 반지름 및 비굴절율차) 및 광학 특성을 표 8에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광파워와 음향 모드의 분포를 도 40에 나타낸다. 영분산 파장은 1323.9nm이고, ITU-TG.652를 만족한다.
Figure 112007033917576-PCT00014
본 실시예의 광섬유는 종래예의 광섬유와 똑같은 정도의 MFD를 갖고 있다. 본 실시예의 광섬유에 있어서, 도 40으로부터도 알 수 있듯이 음향 모드의 확대는 광학 파워에 비해 좁혀져 있고, (음향MFD)/(광MFD)도 0.30으로 종래예의 절반 정도로 되어 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 41에 나타낸다. 11120MHz 부근의 최대 피크는 종래예의 절반 정도로 저감되어 있다. 나아가, 10820, 10920MHz 부근에는 최대 피크와 똑같은 정도의 크기의 피크가 존재해 있어 SBS 문턱파워의 개선에 유효하다. 측정된 SBS 문턱파워는 길이 20km의 광섬유에 있어서 13.1dBm이고, 통상의 섬유에 대해 4.4dB의 개선을 확인할 수 있었다.
[제12 실시예]
제12 실시예의 굴절율 분포를 도 42에 나타낸다. 도 42는 코어 부근의 확대도이고, 도 42의 굴절율 분포에 있어서, 클래드 반지름은 62.5μm이다. 제12 실시예의 광섬유는 제11 실시예와 다름없는 3층 구조의 코어를 가진데다, 클래드가 3층으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다. 코어측의 제1 클래드의 비굴절율차를 Δ4, 그 바깥쪽의 저굴절율의 제2 클래드의 비굴절율차를 Δ5라고 하면, Δ5<Δ4<O 의 관계를 가진다. 본 구조의 구조 파라미터(각 층의 반지름 및 비굴절율차) 및 광학 특성을 표 9에 나타낸다. 또 본 실시예에서의 광파워와 음향 모드의 분포를 도 43에 나타낸다. 영분산 파장은 1319.8nm이고, ITU-TG.652를 만족한다. 또 거의 동일한 MFD를 갖는 제11 실시예와 비교하여 1자릿수 정도로 작은 구부림 손실을 가진다.
Figure 112007033917576-PCT00015
본 실시예의 광섬유는 종래예의 광섬유보다도 작은 MFD를 갖고 있다. 제4 실시예와 마찬가지로, 종래의 구성에서는 보섬유의 MFD에서는, SBS 문턱파워의 악화가 예상되지만, 본 실시예의 광섬유에 있어서, 도 43에서도 알 수 있듯이 음향 모드의 확대는 광학 파워에 비해 좁혀져 있고, (음향MFD)/(광MFD)도 0.30으로 종래예의 절반 정도로 되어 있다. 본 실시예의 광섬유의 브릴리언 스펙트럼을 도 44에 나타낸다. 11030MHz 부근의 최대 피크는 종래예의 절반 정도로 저감되어 있다. 나아가, 10740, 10840MHz 부근에는 최대 피크와 똑같은 정도의 크기의 피크가 존재해 있어 SBS 문턱파워의 개선에 유효하다. 측정된 SBS 문턱파워는 길이 20km의 광섬유에 있어서 13.2dBm이고, 통상의 섬유에 대해 4.5dB의 개선을 확인할 수 있었다.
도 45에 본 발명에 의한 광섬유(1)를 사용한 PON구성에 의한 전송 시스템(파장 다중 전송 시스템)(10)을 나타낸다. 전송 시스템(10)은 ITU-TG.983.3의 규정에 준하여 파장 1.31μm과 파장 1.49μm로 데이터 신호의 전송을 하고, 파장 1.55μm로 영상 신호의 전송을 한다. 도 45는 데이터 전송예로서 인터넷이나 스트리밍에 의한 디지털 영상 배신의 예를 나타내고 있다. 그러나, 적절한 장치를 추가함으로써 음성 신호의 전송을 수행하는 것도 가능하다. 또 1.55μm 파장대의 영상 전송에는 통상의 방송파를 그대로 아날로그 신호의 형태로 전파시키는 방식이 널리 이용되고 있다. 이와 같은 방식으로는 가입자측의 방송계 수신부에 있어서, 본래의 방송파의 신호로 회복하는 것이 가능하고, 종래의 텔레비젼 수상기를 그대로 이용할 수 있다.
도 45의 시스템에서는 1개의 광섬유(1)에 데이터 신호와 아날로그 신호(영상 신호)를 전송한다. 그러나, 본 발명의 전송 시스템에 있어서, 데이터 신호용 광섬유와 아날로그 신호의 광섬유를 각각 사용할 수도 있다. 이와 같은 시스템에서는 본 발명의 광섬유를 이용함으로써 전송 거리의 연장 등의 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 기타 변경이 가능하다. 본 발명은 상술한 설명에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부한 청구항의 범위에 의해서만 한정된다.
본 발명에 의하면, SBS의 발생을 억제하고, 더욱 높은 파워의 신호로 전송이 가능한 광섬유와 그것을 이용한 다분기ㆍ장거리 전송이 가능한 전송 시스템 및 파장 다중 전송 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (34)

  1. 광섬유로, 상기 광섬유 내에서 발생하는 음향 모드의 기본 모드의 제1 모드 필드 지름이, 해당 광섬유의 광강도 분포의 제2 모드 필드 지름과 상이한 광섬유.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모드 필드 지름이 상기 제2 모드 필드 지름의 1.6배 이상 또는 2/3 이하인 광섬유.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모드 필드 지름이, 직경에서 10μm이상 또는 6μm이하인 광섬유.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유의 상기 음향 필드 분포와 광의 파워 분포의 중복을 작게 함으로써 동등한 광학 특성을 가진 광섬유보다도 유도 브릴리언 산란(유도 브릴리앙 산란 또는 유도 브리유앵 산란)의 발생을 작게 한 광섬유.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광섬유의 상기 음향 필드 분포를 상기 광의 파워 분포보다도 확장함으로써 상기 음향 필드 분포와 상기 광의 파워 분포의 중복을 작게 한 광섬유.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 광섬유의 상기 음향 필드 분포를 상기 광 파워 분포보다도 축소함으로써 상기 음향 필드 분포와 상기 광의 파워 분포의 중복을 작게 한 광섬유.
  7. 제1항에 있어서,
    동등한 광학 특성을 가진 광섬유에 비해 1.5배 이상의 유도 브릴리언 문턱파워를 가진 광섬유.
  8. 제1항에 있어서,
    동등한 광학 특성을 가진 광섬유에 비해 2배 이상의 유도 브릴리언 문턱파워를 가진 광섬유.
  9. 제1항에 있어서,
    케이블 컷오프 파장이 1260nm 이하, 파장 1310nm에서의 모드 필드 지름이 7.9μm이상 10.2μm이하, 영(0)분산 파장이 1300nm∼1324nm의 범위인 광섬유.
  10. 제1항에 있어서,
    중심부에 코어, 해당 코어의 외주부에 클래드를 갖고, 해당 클래드가 굴절율이 상이한 2층 이상으로 이루어지는 광섬유.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 클래드가 2층으로 이루어지고, 상기 코어에 인접하는 클래드를 제1 클래드, 해당 제1 클래드의 외주에 인접하는 클래드를 제2 클래드, 상기 제1 클래드의 굴절율을 nc1, 상기 제2 클래드의 굴절율을 nc2라고 했을 때, nc1<nc2인 광섬유.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 클래드가 3층으로 이루어지고, 상기 코어에 인접하는 클래드를 제1 클래드, 해당 제1 클래드의 외주에 인접하는 클래드를 제2 클래드, 해당 제2 클래드의 외주에 인접하는 클래드를 제3 클래드, 상기 제1 클래드의 굴절율을 nc1, 상기 제2 클래드의 굴절율을 nc2, 상기 제3 클래드의 굴절율을 nc3라고 했을 때, nc2<nc1<nc3인 광섬유.
  13. 제1항에 있어서,
    브릴리언 스펙트럼의 주파수가 낮은 쪽에서 i번째의 피크 게인을 g(i), 존재하는 복수의 피크 중 최대 게인을 Max(g)라고 했을 때, g(i)≥[0.1×Max(g)]가 되는 피크가 3곳 이상 존재하는 광섬유.
  14. 제1항에 있어서,
    브릴리언 스펙트럼의 주파수가 낮은 쪽에서 i번째의 피크 게인을 g(i), 존재하는 복수의 피크 중 최대 게인을 Max(g)라고 했을 때, g(i)≥[0.5×Max(g)]가 되는 피크가 2곳 이상 존재하는 광섬유.
  15. 제1항에 있어서,
    브릴리언 스펙트럼의 주파수가 낮은 쪽에서 i번째의 피크 게인을 g(i), 존재하는 복수의 피크 중 최대 게인을 Max(g)라고 했을 때, g(i)≥[0.5×Max(g)]가 되는 피크가 3곳 이상 존재하는 광섬유.
  16. 제1항에 기재된 광섬유를 이용하여 아날로그 신호 전송 또는 베이스밴드 전송 또는 광SCM 전송을 하도록 구성된 전송 시스템.
  17. 제1항에 기재된 광섬유를 이용하여 아날로그 신호 전송 및/또는 베이스 반복 전송 또는 광SCM 전송과 함께, 데이터 전송 및/또는 음성 전송을 하도록 구성된 파장 다중 전송 시스템.
  18. 브릴리언 스펙트럼의 주파수가 낮은 쪽에서 i번째의 피크 게인을 g(i), 존재하는 복수의 피크 중 최대 게인을 Max(g)라고 했을 때, g(i)≥[0.1×Max(g)]가 되는 피크가 2개 이상 존재하는 광섬유.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광섬유 내에서 발생하는 음향 모드의 기본 모드의 제1 모드 필드 지름이, 해당 광섬유의 광강도 분포의 제2 모드 필드 지름의 1.6배 이상 또는 2/3이하인 광섬유.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 모드 필드 지름이, 직경에서 10μm이상 또는 6μm이하인 광섬유.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 광섬유의 음향 필드 분포와 광의 파워 분포의 중복을 작게 함으로써 동등한 광학 특성을 가진 광섬유보다도 유도 브릴리언 산란 발생을 적게 한 광섬유.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 광섬유의 상기 음향 필드 분포를 상기 광의 파워 분포보다도 확장함으로써 상기 음향 필드 분포와 상기 광의 파워 분포의 중복을 작게 한 광섬유.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 광섬유의 상기 음향 필드 분포를 상기 광 파워 분포보다도 축소함으로써 상기 음향 필드 분포와 상기 광의 파워 분포의 중복을 작게 한 광섬유.
  24. 제18항에 있어서,
    동등한 광학 특성을 가진 광섬유에 비해 1.5배 이상의 유도 브릴리언 문턱파워를 가진 광섬유.
  25. 제18항에 있어서,
    동등한 광학 특성을 가진 광섬유에 비해 2배 이상의 유도 브릴리언 문턱파워를 가진 광섬유.
  26. 제18항에 있어서,
    케이블 컷오프 파장이 1260nm이하, 파장 1310nm에서의 모드 필드 지름이 7.9μm이상 10.2μm이하, 영분산 파장이 1300nm∼1324nm의 범위인 광섬유.
  27. 제18항에 있어서,
    중심부에 코어, 해당 코어의 외주부에 클래드를 갖고, 해당 클래드가 굴절율이 상이한 2층이상으로 이루어지는 광섬유.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 클래드가 2층으로 이루어지고, 상기 코어에 인접하는 클래드를 제1 클래드, 해당 제1 클래드의 외주에 인접하는 클래드를 제2 클래드, 상기 제1 클래드의 굴절율을 nc1, 상기 제2 클래드의 굴절율을 nc2라고 했을 때, nc1<nc2인 광섬 유.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 클래드가 3층으로 이루어지고, 상기 코어에 인접하는 클래드를 제1 클래드, 해당 제1 클래드의 외주에 인접하는 클래드를 제2 클래드, 해당 제2 클래드의 외주에 인접하는 클래드를 제3 클래드, 상기 제1 클래드의 굴절율을 nc1, 상기 제2 클래드의 굴절율을 nc2, 상기 제3 클래드의 굴절율을 nc3라고 했을 때, nc2<nc1<nc3인 광섬유.
  30. 제18항에 있어서,
    g(i)≥[0.1×Max(g)]가 되는 피크가 3개 이상 존재하는 광섬유.
  31. 제18항에 있어서,
    g(i)≥[0.5×Max(g)]가 되는 피크가 2개 이상 존재하는 광섬유.
  32. 제18항에 있어서,
    g(i)≥[0.5×Max(g)]가 되는 피크가 3개 이상 존재하는 광섬유.
  33. 제18항에 기재된 광섬유를 이용하여 아날로그 신호 전송 또는 베이스밴드 전송 또는 광SCM 전송을 하도록 구성된 전송 시스템.
  34. 제18항에 기재된 광섬유를 이용하여 아날로그 신호 전송 및/또는 베이스밴드 전송 또는 광SCM 전송과 함께, 데이터 전송 및/또는 음성 전송을 하도록 구성된 파장 다중 전송 시스템.
KR1020077010382A 2004-11-05 2005-11-07 광섬유 및 전송 시스템, 및 파장 다중 전송 시스템 KR100913744B1 (ko)

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