KR20180132915A - 고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스 - Google Patents

고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스 Download PDF

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Abstract

고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스(3)는 특정 파장에서 다중-모드 섬유 다중-모드 상에서 실행되는 광섬유 테이퍼(taper)를 포함하고, 섬유 테이퍼(7)는 구분된 영역들, 즉, 전체 길이 중, 섬유 직경이 (d1)과 동등한 (a1) 및 (a2)의 테이퍼링되지 않은 섬유 영역, 전체 길이 중, 섬유 직경이 각각 감소/증가되는 (b1) 및 (b2)의 천이 영역; 및 전체 길이 중, 섬유 직경이 (d2)와 동등한 영역을 가지며, 테이퍼 레벨이 R = ((d1-d2)/d1)·100%로 정의되고 적어도 20%와 동등한 (c)의 테이퍼 웨이스트(taper waist) 영역을 갖되, 천이 영역의 길이는 적어도 0.5㎜로 (b1)이고, (b2)는 0㎜와 같거나 더 크고, 테이퍼 웨이스트의 길이는 적어도 0.5㎜이고, 테이퍼 영역은 감쇠 특성을 갖는 필터링 물질로 코팅되는 것을 특징으로 한다.

Description

고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스
본 발명의 목적은, 특히 구배형 다중-모드 섬유(mulit-mode fiber: MMF)에서 고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스이다. 본 디바이스는 특히 모드 간 분산의 역효과를 최소화함으로써 다중-모드 송신 시스템의 스루풋(throughput)을 증가시키거나, 광섬유 레이저의 단일-모드 동작을 보장하거나, 다중-모드 광섬유에서 단일-모드 또는 소수-모드 동작을 보장함으로써 다중-모드 광섬유에서의 빔 품질을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 디바이스에 적용된 후, 하나 또는 몇몇 제1 모드 그룹이 다중-모드 광섬유에 남는다.
스루풋 증가는 광섬유를 기초로 한 차세대 통신 시스템의 주요 과제 중 하나이다. 이것은 늘어나는 데이터 량에 대해 지속적으로 증가하는 수요뿐만 아니라 증가된 통신 네트워크 트래픽과 관련된다. 이 현상은 공공 네트워크와 정보 처리 및 저장 센터 모두의 트래픽에 관한 것이다. 상대적으로 짧은 거리 때문에, 데이터 센터는, 통상적으로 다중-모드 섬유를 적용하며, 그 스루풋은 주로 모드 간 분산에 의해 제한된다. 이 유형의 네트워크는 종종 VCSEL 레이저 및 MMF 섬유를 기초로 하며, 여기서 주요 제한은 모드 간 분산의 영향, 즉, 그룹 속도, 따라서 다양한 모드에 대한 전파 시간의 차이이다. 모드 간 분산의 역효과는 시간 도메인 내에서의 임펄스 확장으로 표현되며, 이는 신호 스루풋 또는 송신 범위의 제한으로 귀결된다.
단일-모드 동작을 보장하는 것은 또한 광섬유 레이저 구조 분야의 과제이다. 단일-모드 레이저는 향상된 빔 품질을 제공하며, 일부 어플리케이션에서는 레이저의 단일 모드 작동을 보장할 필요가 있다. 이 문제에 대해 가능한 해결책 중 하나는 레이저 공진기에 고차 모드를 필터링하기 위한 디바이스를 삽입하여 큰 코어 직경의 멀티-모드 섬유를 능동 매체로 사용할 수 있게 하는 것일 수 있으며, 여기서 단지 하나의 모드가 효과적으로 전파될 것이다. 다중-모드 섬유에서 단일-모드 또는 소수-모드 동작을 보장하면, 빔 회절 출구의 불일치를 줄이고 더 작은 영역에 빔이 포커싱되게 할 수 있으므로, 빔 품질에 긍정적 효과를 가져, 향상된 레이저 정밀도를 생성한다.
다중-모드 섬유를 적용하는 것과 관련된 역효과를 제거하는 방법 중 하나는 다중-모드 섬유 대신 단일-모드 섬유(single-mode fiber: SMF)를 적용하는 것이다. 그러나, 단일-모드 섬유를 기초로 한 네트워크는 제조 및 설치 비용이 훨씬 많이 들며, 따라서 데이터 센터에는 덜 왕성하게 적용된다. 단일-모드 섬유를 레이저에서 능동 매체로서 사용하는 것은 또한 작은 모드 필드에서 발생하는 비선형 효과로 인해 그 제한을 갖는다. 본 발명에 따른 고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스는 완전한 공진기보다 훨씬 짧으므로, 모드 필드를 제한함으로써 초래되는 비선형 효과는 매우 작은 거리에서만 발생할 것이다.
문헌은 모드의 수를 선택하고 제한하기 위한 능동 시스템에 관한 수많은 연구를 포함한다. 예를 들어, 전파 모드의 수를 제한하고 복잡하고 고비용의 외부 시스템(광학 필터링 매트릭스)을 적용하는 해결책이 Lightwave Technology 29/13(2011) 저널에 공개된, G. St
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pniak, L. Maksymiuk 및 J. Siuzdak의 "Binary phase spatial light filters for mode selective excitation of multimode fibers)"라는 제목의 논문에 공개되었다. 모드의 수를 감소시키는 다른 공지된 방법은 선택 모드만을 자극하는 데 사용되는 정밀한 광학 시스템을 필요로 한다. 다른 것들 중에서, Applied Optics 17/3 (1978)에 공개된, L. Jeunhomme 및 J.P. Pocholle의 "Selective mode excitation of graded index optical fibers"라는 제목의 논문이 공개되었다. 그 복잡한 구조와 높은 비용으로 인해, 이렇게 제시된 시스템은 실험실 조건에서만 실행될 수 있다.
다른 모드 필터링 방법은 잘 알려져 있으며, 여기서 광섬유의 구조가 수정된다. 일 예는 평면 구조를 제시한 JP2001133647호에 따른 해결책이며, 여기서 코어 클래딩(core cladding)의 측면의 주기적인 변화가 코어를 떠나는 고차 모드를 분산시키는 데 사용된다. 이러한 수정된 도파관 섹션은 통상적인 광섬유 네트워크의 구조에 포함될 수 있다. 또한, 이러한 요소는 전력 공급을 필요로 하지 않는다.
다음으로, 특허 설명 문헌 US2003169965호는 고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위해, 작은 반경 곡률을 갖는 광섬유 시스템 벤딩된 섬유를 포함하는 것으로 이루어지는 것을 통해 고차 모드를 필터링하는 방법을 제시한다. 작은 반경 곡률의 사용은 고차 모드를 제거하고, 본 발명에서 언급된 바와 같이, 송신이 더 효과적이고 더 빠르다.
도파관 구조를 수정하는 다른 방법은 광섬유 내측의 광 전파 조건을 변화시키기 위해 그 화학적 조성과 간섭하는 것이다. 이러한 설명은 특허 문헌 US2014286606호에 포함되며, 여기서 도핑되거나 도핑되지 않은 영역이 교대로 배치된다. 결과적으로, 고차 모드는 산란되어 감쇠된다.
특허 문헌 US7194156호에 따른 해결책은 고차 모드를 필터링하는 데 사용되는 광통신 시스템의 대응물을 제시한다. 본 발명은 다중-모드 광섬유에 기초한 통신 시스템의 스루풋을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 고차 모드를 필터링하는 데 사용되는 요소는 이중으로 실행될 수 있다. 방법들 중 하나에서, 다중-모드 섬유의 팁(tip)이 테이퍼링되고, 신호는 렌즈를 통해 검출기로 유도된다. 이러한 방식으로 구성된 요소는 특정 그룹의 모드만이 남아있는 방식으로 고차 모드를 필터링할 수 있으며, 여기서 검출기에 도달하는 모든 모드는 별개의 신호로 처리될 수 있다. 본 실시예에서, 신호는 체적 광학을 사용하여 결합되며, 이는 디바이스의 크기 및 추가 손실의 증가로 귀결된다. 또한, 본 발명은 필터링 물질로 테이퍼링 영역을 코팅하는 것을 가정하지 않는다.
다음으로, 특허 설명 문헌 WO2015138492호는 다중-모드 섬유 상에서 의사(quasi)-다중-모드 통신을 수행하기 위한 구조를 제시한다. 이 해결책에서, 적어도 2개의 레이저로부터의 광 신호가 광전자 TOSA 시스템에 의해 프로세싱되고 의사-다중-모드 신호의 형태로 단일-모드 섬유에 결합된 후, 송신 경로를 통해 전파된 다음, 아날로그 ROSA 디바이스에 의해 수신된다. ROSA 수신기는 적어도 하나의 고차 모드 신호를 차단한다.
출원 문헌 US20070081768호는 다중-모드 섬유에 기초한 광통신 시스템 및 이 시스템의 스루풋을 증가시키는 방법을 설명한다. 본 시스템의 일부는 테이퍼링에 기초하여 고차 모드를 필터링하는 데 사용되는 요소이다. 다중-모드 광섬유는, 기본 모드만이 그 가장 테이퍼링된 부분에서 전파되는 방식으로 테이퍼링된다. 단일-모드 광섬유로 또는 이로부터의 전력 입구 또는 출구에 대한 구성이 또한 제시된다. 본 특허는 평면 방식으로 테이퍼링을 실행하는 방법을 설명한다. 동시에, 본 특허는 필터링 물질에 의한 테이퍼 덮기를 가정하지 않는다.
특허 문헌 US 7184623 B2호는 또한 다중-모드 광섬유에 기초한 원격 통신 시스템의 스루풋을 증가시키는 데 사용될 수 있는 발명을 제시한다. 이 경우, 단열 커플러, 아마도 테이퍼링된 광섬유가 고차 모드를 필터링하기 위해 적용되었다. 해결책에 따르면, 테이퍼링된 영역에서, 고차 모드가 코어로부터 누출되어, 클래딩에 의해 흡수되거나 클래딩으로부터 방출된다. 해결책은 테이퍼 영역에 필터링 물질을 놓는 것을 가정하지 않는다.
Optics Express 16/19(2008)에 공개된, Y. Jung, G. Brambilla 및 D.J. Richardson의 "Broadband single-mode operation of standard optical fibers by using a sub-wavelength optical wire filter"라는 제목의 논문에 공개된 연구는 섬유 테이퍼링을 적용함으로써 고차 모드를 필터링하는 방법을 제시한다. 핵심은 테이퍼 기하 형태를, 특히 천이 영역에서 구성하는 것이다. 제시된 해결책에서, 천이 영역은 1차 모드에 대해 단열적이고, 동시에 고차 모드에 대해서 비단열적이다. 이러한 테이퍼 기하 형태는 고차 모드에 대해 큰 손실을 도입한다. 제시된 해결책에서, 전파가 기본 모드에 대해서만 허용되는 것을 보장하기 위해, 코어의 직경에 대해 110배 더 작은 직경으로 테이퍼링이 실행되어야 했다. 또한, 테이퍼링 영역은 물질로 코팅되지 않으며, 이는 고차 모드의 필터링의 효율성을 상당히 감소시킨다. 테이퍼링 영역에 필터링 물질이 없기 때문에, 필터링된 모드가 유리-공기 임계로 유도된다. 고차 모드에 대한 상당한 손실을 도입하기 위해 큰 테이퍼링 정도가 필요하다. 동시에, 필터링 물질을 적용하면 필터링된 모드의 손실을 상당히 감소시키고, 이는 테이퍼링된 영역이 더 짧고 테이퍼링 정도가 더 작도록 한다. 결과적으로, 필터링 물질이 없는 실시예에 비해 향상된 효과가 얻어진다.
광섬유 테이퍼 영역을 코팅하는 것이 소산 필드 센서에서 사용된다. 예시적인 소산 필드 센서는 특허 문헌 US 6103535 A호에 제시되어 있으며, 이는 형광체-반응 재료로 코팅된 광섬유 테이퍼에 기초한 센서의 구조를 설명한다. 테이퍼링된 광섬유의 소산 필드가 존재할 때, 테이퍼링 영역을 코팅하는 재료가 형광체와 반응하는 경우, 형광이 발생한다. 본 발명의 핵심 요소는 테이퍼링 영역을 코팅하는 데 사용되는 재료이다. 특정 물질과 접촉시, 이 재료는 화학 반응을 거치고, 이는 형광을 발생시킨다. 이러한 유형의 센서가 다중-모드 광섬유에 적용되며, 이는 더 높은 센서 감도를 보장한다.
광섬유 테이퍼 영역 코팅은 또한 임펄스 모드-고정 섬유 레이저의 구조에서 사용될 수 있다. Nature 5/8690 (2015)에 공개된 "A practical topological insulator saturable absorber for mode-locked fiber laser"라는 제목의 그 간행물에서, P. Yan, R. Lin, Sh. Ruan, A. Liu, H. Chen, Y. Zheng, S. Chen, C. Guo 및 J. Hu는 포화 가능한 흡수체를 갖는 테이퍼링된, 단일-모드 광섬유 SMF-28을 제시했으며, 이는 신호 강도가 충분히 높을 때 특정 파장에서 그 투명성에 의해 특징화된다.
특허 문헌 US 8384991호는 다른 것들 중에서, 임펄스 섬유 레이저의 구조에 적용될 수 있는 포화 가능한 흡수체로 구성되는 발명을 제시한다. 본 발명의 주제는 특정 물질, 탄소 나노 튜브 및 중합체 복합물의 혼합물이다. 이 물질로 코팅된 테이퍼링된 광섬유의 단편은 임펄스 섬유 레이저의 구조에 사용된다.
특허 문헌 US 6301408호는 테이퍼링된 영역이 특수 중합체로 코팅된 테이퍼링된 광섬유에 적힌 섬유 브래그(Bragg) 격자로 구성되는 발명을 제시한다. 테이퍼링된 영역의 중합체 코팅에 적절한 굴절률을 적용함으로써, 브래그 파장을 제어할 수 있다. 제시된 구조에 따른 본 발명은 추가/드롭(add/drop) 멀티플렉서를 구축하는 데 사용될 수 있다. 제시된 해결책에서, 기초 모드의 특성이 변경된다.
본 발명의 목적은 광섬유 요소를 사용하여 고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스를 개발하여 다중-모드 송신 시스템의 스루풋을 증가시키는 것에 기여하거나, 섬유 레이저에서 단일-모드 동작을 가능하게 하는 것이었다. 그 주요 기능은: 고차 모드의 손실의 선택적 증가, 수동성, 작은 시간 지연, 선택된 모드에 대한 낮은 삽입 및 반사 손실, 및 표준 다중-모드 송신 시스템과의 호환성을 보장하는 것을 포함한다.
또한, 디바이스가 전적으로 광섬유이기 때문에 수동적이며, 즉, 어떠한 전력 공급도 필요로 하지 않는다. 본 디바이스는 제한된 스루풋의 다중-모드 송신 시스템 또는 복잡한 다중-입력, 다중-출력(MIMO) 알고리즘을 필요로 하는 다중-모드 송신 시스템에서 모드 간 분산의 역효과를 감소시키는 데 사용된다. 또한 그 짧은 길이로 인해(소수는 십여 센티미터까지), 디바이스는 신호에 추가 시간 지연을 도입하지 않는다. 데이터 전송 속도가 주요 이점인 광섬유 송신, 이는 핵심 기능이다.
고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스(3)는 (특정 파장에서) 다중-모드 섬유 상에서 실행되는 적어도 하나의 광섬유 테이퍼 영역(7)을 포함한다. 광섬유 테이퍼 영역(7)은 구분된 영역들, 즉, 전체 길이에서 (a1 및 a2)의 테이퍼링되지 않은 광섬유 영역(여기서 섬유 직경은 (d1)(디바이스의 동작에 영향을 주지 않는 이러한 영역의 길이)과 동등함), 각각 감소된 직경 영역과 증가된 직경 영역에 대한 전체 길이에서 (b1) 및 (b2)의 천이 영역, 전체 길이에서 (c)의 테이퍼 웨이스트 영역(그 섬유 직경은 (d2)와 동등함)을 갖는다. 테이퍼링의 정도는 R=((d1-d2)/d1)·100%로 정의되고, 20-97% 범위에 적절하게 포함되며, 천이 영역 (b1)의 길이는 바람직하게는 0.5㎜ 내지 75㎜이고, 천이 영역 (b2)의 길이는 바람직하게는 0㎜ 내지 75㎜이고, 테이퍼 웨이스트 영역 (c)의 길이는 바람직하게는 0.5㎜ 내지 75㎜이다. 테이퍼링 영역은 감쇠 특성을 갖는 필터링 물질로 코팅된다. 반면에, 본 발명의 유리한 실시예에서, 필터링 물질은 광섬유 테이퍼 영역의 적어도 하나의 단편 상에 도포된다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 필터링 층의 필터링 물질은 (주어진, 이용된 파장에 대해) 감쇠 특성-흡수성 및/또는 산란 특성을 가지고 및/또는 광섬유 클래딩 물질보다 높은 광 굴절률을 갖는다. 디바이스의 필수 부분을 구성하는 필터링 물질은 바람직하게는 이하의 것들 중에서 선택된다: 파라핀, 바셀린 또는 유사한 탄화수소, 지방산, 이의 염 또는 에스터, 그래파이트, 그래핀, 그을음, 다른 형태의 탄소 및 이의 유도체, 폴리스타이렌, 에틸 셀룰로스, 나이트로 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 메틸 셀룰로스, 폴리비닐 아세테이트, 메틸 메타크릴레이트 및 이의 유도체와 같은 유기 용매에 용해된 중합체, 폴리염화비닐, 에틸렌-비닐 아세테이트, 아크릴, 옥탄-셀룰로스, 부틸-셀룰로스 중합체, 폴리이미드, 폴리아마이드, 폴리올레핀, 퍼플루오레드 중합체(perfluored polymer), R-Si-O 오르가노졸, 폴리다이메틸실록산, 폴리부타다이엔 고무, 자외선-경화 중합체, 에폭시 수지, 에폭시-아크릴 수지, 우레탄-아크릴 수지, 실리콘-에폭시 수지, 실리콘-아크릴 수지, 에폭시-아크릴 수지와 같은 낮은 연성 온도를 갖는 중합체, 글리세린, 톨루엔, 스타이렌, 사염화탄소, 이황화탄소, 실리콘 오일, 농축 탄수화물 용액, 침지형 오일과 같은 유기 유체, 금속층, 금속 산화물 또는 앞서 기재된 물질 또는 그 유도체 중 적어도 하나를 함유하는 혼합물.
본 발명의 유리한 실시예에서, 광섬유 라인 내로의 디바이스의 직렬 접속은 바람직하게는 스플라이싱 또는 커넥터를 통해 실행된다. 디바이스의 다른 유리한 실시예에서, 테이퍼링은 광섬유 라인을 형성하는 광섬유 상에서 직접 실행될 수 있다. 디바이스의 다른 유리한 실시예에서, 이는 또한 검출기(수신기)에 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 유리한 실시예에서, OM2 또는 OM3 표준에 따른 광섬유 상에서 실행되는 테이퍼링 영역은 다음의 치수를 갖는다: b1 = b2 = 10㎜, c = 10㎜, d1 = 125㎛, d2 = 25㎛(R = 80%)이고, 광섬유 라인과의 디바이스의 접속은 섬유와 광섬유 테이퍼 영역 사이의 스플라이싱의 형태로 실행되는 반면, 사용되는 다중-모드 광섬유는 OM2 또는 OM3 표준에 따라 실행된다. 본 발명의 유리한 실시예에서, 테이퍼링 영역은 본 유리한 실시예에서는 콜로이드성 그래파이트인 흡수체로 구성된 필터링 물질로 코팅된다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서, OM4 표준에 따른 광섬유 상에서 실행되는 테이퍼링 영역은 다음의 치수를 갖는다: b1 = 5㎜, b2 = 0㎜, c = 10㎜, d1 = 125㎛, d2 = 20㎛(R = 84%)이고, 광섬유 라인과의 디바이스의 접속은 섬유와 광섬유 테이퍼 영역 사이의 섬유 커넥터의 형태로 실행되는 반면, 사용되는 다중-모드 광섬유는 OM4 표준에 따라 실행된다. 본 발명의 유리한 실시예에서, 테이퍼 영역은 본 유리한 실시예에서는 파라핀인 흡수체로 구성된 필터링 물질로 코팅된다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서, 100㎛ 코어 직경 및 300㎛ 케이싱 직경의 (제곱된 코어의 굴절률 및 제곱된 케이싱의 굴절률의 차이의 제곱근으로서 정의된) 0.37의 개구수를 갖는 다중-모드 계단형 광섬유 상에서 실행되는 테이퍼 영역은 다음의 치수를 갖는다: b1 = 30㎜, b2 = 20㎜, c = 20㎜, d1 = 300㎛, d2 = 9㎛(R = 97%)이고, 테이퍼 영역을 덮는 필터링 물질로 코팅된다. 본 발명의 유리한 실시예에서, 필터링 물질은 본 유리한 실시예에서는 이황화탄소로 구성된, 광섬유 클래딩 물질보다 높은 굴절률을 갖는다.
한편, 고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스는 적어도 하나의 송신기와 적어도 하나의 검출기(수신기) 사이, 바람직하게는 검출기에 근접하게 다중-모드 섬유 구조에 직렬로 접속되거나, 다른 실시예에서, 디바이스는 섬유 레이저의 공진기 캐비티의 일부로서의 광 라인의 요소이다.
유리한 실시예에서, 특정 디바이스 구성은 적어도 하나의 850㎚에서의 VCSEL 광원 및 OM3 또는 OM4 섬유로 설정된다.
본 발명은 예 및 도면에서 상세하게 제시되었지만, 이는 그 동작 원리로부터 기인하는, 본 발명의 가능한 구성을 포괄하지는 않는다.
도 1은 신호가 송신기(1)에 의해 입력되고, 고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스(3)가 수신기(4) 전에 광 섬유(2)에 통합되는, OM2 또는 OM3 섬유(2)를 이용하는 송신 시스템의 도면을 나타낸다.
도 2는 디바이스를 섬유 라인에 접속하는 데 사용되는 가시적인 스플라이스(5) 및 광섬유 테이퍼 영역(7)이 실행되는 OM2 또는 OM3 섬유(2)를 갖는 디바이스(3)의 확대도를 나타낸다.
도 3은 전체 직경에서 (d1) 및 전체 길이에서 (a1) 및 (a2)의 테이퍼링되지 않은 섬유, 전체 길이에서 (b1) 및 (b2)의 천이 영역, 및 전체 직경에서 (d2), 전체 길이에서 (c)의 테이퍼 웨이스트 영역의 마킹된 영역을 갖는 광섬유 테이퍼 영역(7)으로, 여기서 테이퍼 영역은 흡수체(8)로 코팅된, 광섬유 테이퍼 영역의 도면을 나타낸다. 치수는 스케일대로가 아니다.
도 4는, 신호가 송신기(1)에 결합되고, 고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스(3)가 수신기(4) 전에 섬유 라인(6)에 통합되는, OM4 섬유(6)를 이용하는 송신 시스템의 도면을 나타낸다.
도 5는 디바이스를 광섬유 라인에 접속하기 위한 가시 커넥터(9)와, 광섬유 테이퍼 영역(7)이 실행되는 OM4 섬유(6)를 갖는 디바이스(3)의 확대도를 나타낸다.
도 6은 전체 직경에서 (d1) 및 전체 길이에서 (a1)의 테이퍼링되지 않은 광섬유, 감소하는 직경(d1)의 천이 영역 및 전체 직경에서 (d2) 및 전체 길이에서 (c)의 테이퍼 웨이스트 영역의 마킹된 영역을 갖는 광섬유 테이퍼 영역으로, 여기서 테이퍼 영역은 흡수체(8)로 코팅된, 광섬유 테이퍼 영역의 도면을 나타낸다. 치수는 스케일대로가 아니다.
실시예 1
고차 모드를 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스(3)는 (OM2 또는 OM3 표준에서) 다중-모드 섬유 상에서 실행되고 송신기(1)와 수신기(4) 사이에 직렬로 삽입된 광섬유 테이퍼 영역을 포함한다. 광섬유 테이퍼 영역(7)은 구분된 영역들, 즉, 전체 길이에서 (a1) 및 (a2)의 테이퍼링되지 않은 섬유 영역(여기서 섬유 직경은 (d1)과 동등함 - 이러한 영역의 길이는 디바이스의 동작에 직접 영향을 주지 않음); 전체 길이의 (b1) 및 (b2)의 천이 영역(여기서 섬유 직경은 각각 감소/증가됨); 및 전체 길이의 (c)의 적절한 테이퍼 영역(여기서 섬유 직경은 (d2)와 동등함)을 갖는다. 디바이스는 섬유 스플라이스(2)로 실행되는 접속부(5)에 의해 광섬유 라인에 접속된다.
테이퍼링 레벨은 R = ((d1-d2)/d1)·100%로 정의된다.
이러한 디바이스 예에서, b1 = b2 = 10㎜, c = 10㎜, d1 = 125㎛, d2 = 25㎛(R = 80%).
테이퍼 영역은, 본 유리한 실시예에서는 콜로이드성 그래파이트인 흡수체인 필터링 물질(8)로 코팅된다.
고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스는 850㎚의 파장에서의 VCSEL 광원 및 OM2 또는 OM3 섬유에 기초하는 송신 시스템의 스루풋 및 범위를 증가시키기 위해 송신 시스템에서 사용된다.
실시예 2
고차 모드를 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스(3)는 (OM4 표준에서) 다중-모드 섬유 상에서 실행되고 송신기(1)와 수신기(4) 사이에 직렬로 삽입된 광섬유 테이퍼 영역을 포함한다. 광섬유 테이퍼 영역(7)은 구분된 영역들, 즉, 전체 길이에서 (a1)의 테이퍼링되지 않은 섬유 영역(여기서 섬유 직경은 (d1)과 동등함 - 이러한 영역의 길이는 디바이스의 동작에 직접 영향을 주지 않음); 전체 길이의 (b1)의 천이 영역 영역(여기서 섬유(2) 직경은 감소됨); 및 전체 길이의 (c)의 테이퍼 웨이스트 영역( 여기서 섬유 직경은 (d2)와 동등함)을 갖는다. 디바이스는 접속부(5)에 의해 광섬유 라인에 통합되며, 수신기(검출기)에 직접 접속된다.
테이퍼링 레벨은 R = ((d1-d2)/d1)·100%로 정의된다.
이러한 디바이스 예에서, b1 = 5㎜, b2 = 0, c = 10㎜, d1 = 125㎛, d2 = 20㎛(R = 84%).
테이퍼 영역은, 본 유리한 실시예에서는 파라핀인 흡수체인 필터링 물질(8)로 코팅된다.
고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스는 850㎚의 파장에서의 VCSEL 광원 및 OM4 섬유에 기초하는 송신 시스템의 스루풋 및 범위를 증가시키기 위해 송신 시스템에서 사용된다.
실시예 3
고차 모드를 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스(3)는 100㎛의 코어 직경 및 300㎛의 케이싱 직경에서 (제곱된 코어의 굴절률 및 제곱된 클래딩의 굴절률의 차이의 제곱근으로서 정의되는) 0.37의 개구수를 갖는, 1100㎚ 미만의 파장에서 다중-모드 스텝형 섬유 상에서 실행되는 광섬유 테이퍼 영역을 포함한다. 광섬유 테이퍼 영역은 섬유 레이저의 공진기 내로 직렬로 삽입된다. 광섬유 테이퍼 영역(7)은 구분된 영역들, 즉, 전체 길이에서 (a1) 및 (a2)의 테이퍼링되지 않은 섬유 영역(여기서 섬유 직경은 (d1)과 동등함 - 이러한 영역의 길이는 디바이스의 동작에 직접 영향을 주지 않음); 전체 길이의 (b1) 및 (b2)의 천이 영역(여기서 섬유 직경은 각각 감소/증가됨); 및 전체 길이의 (c)의 테이퍼 웨이스트 영역(여기서 섬유 직경은 (d2)와 동등함)을 갖는다. 디바이스는 스플라이싱된 접속에 의해 광섬유 라인에 통합된다.
테이퍼링 레벨은 R = ((d1-d2)/d1)·100%로 정의된다.
이러한 디바이스 예에서, b1 = 30㎜, b2 = 20㎜, c = 20㎜, d1 = 300㎛, d2 = 9㎛(R = 97%).
테이퍼 영역은, 본 유리한 실시예에서는 이황화탄소인, 광섬유를 실행하는 데 사용되는 재료의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 필터링 물질(8)로 코팅된다.

Claims (8)

  1. 고차 모드의 손실을 선택적으로 증가시키기 위한 디바이스(3)로서,
    특정 파장에서 다중-모드 섬유 상에서 실행되는 적어도 하나의 광섬유 테이퍼 영역의 형태이고, 상기 섬유 테이퍼 영역(7)은 구분된 영역들, 즉, 전체 길이 중, 섬유 직경이 (d1)과 동등한 (a1) 및 (a2)의 테이퍼링되지 않은 섬유 영역, 전체 길이 중, 섬유 직경이 각각 감소/증가되는 (b1) 및 (b2)의 천이 영역 및 전체 길이 중, 섬유 직경이 (d2)와 동등하고 테이퍼 레벨이 R = ((d1-d2)/d1)·100%로 정의되고 적어도 20%와 동등한 (c)의 테이퍼 웨이스트 영역(함)을 갖고, 상기 천이 영역의 길이는 적어도 0.5㎜로 (b1)과 동등하고, (b2)는 0㎜와 같거나 더 크며, 상기 테이퍼 웨이스트 영역의 길이는 적어도 0.5㎜이고, 상기 테이퍼 영역은 감쇠 특성을 갖는 필터링 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 테이퍼 레벨은 최대 97%이고, 상기 천이 영역 (b1) 및 (b2)의 길이는 최대 75㎜이며, 상기 테이퍼 웨이스트 영역의 길이는 최대 75㎜인 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필터링 물질은 상기 테이퍼 웨이스트 영역에서 상기 섬유 테이퍼 영역(7)의 적어도 하나의 단편 상에 적용되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터링 물질은 주어진 파장에서 감쇠 특성 - 흡수성 및/또는 산란성을 갖고/갖거나 광섬유 클래딩(cladding) 물질보다 높은 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터링 물질은: 파라핀, 바셀린 또는 유사한 탄화수소, 지방산, 이의 염 또는 에스터, 그래파이트, 그래핀, 그을음, 다른 형태의 탄소 및 이의 유도체, 폴리스타이렌, 에틸 셀룰로스, 나이트로 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 메틸 셀룰로스, 폴리비닐 아세테이트, 메틸 메타크릴레이트 및 이의 유도체와 같은 유기 용매에 용해된 중합체, 폴리염화비닐, 에틸렌-비닐 아세테이트, 아크릴, 옥탄-셀룰로스, 부틸-셀룰로스 중합체, 폴리이미드, 폴리아마이드, 폴리올레핀, 퍼플루오레드 중합체(perfluored polymer), R-Si-O 오르가노졸, 폴리다이메틸실록산, 폴리부타다이엔 고무, 자외선-경화 중합체, 에폭시 수지, 에폭시-아크릴 수지, 우레탄-아크릴 수지, 실리콘-에폭시 수지, 실리콘-아크릴 수지, 에폭시-아크릴 수지와 같은 낮은 연성 온도를 갖는 중합체, 글리세린, 톨루엔, 스타이렌, 사염화탄소, 이황화탄소, 실리콘 오일, 농축 탄수화물 용액, 침지형 오일과 같은 유기 유체, 금속층, 금속 산화물 또는 상기 물질들 또는 이들의 유도체 중 적어도 하나를 함유하는 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 더 높은 차수 모드를 증가시키기 위한 상기 디바이스(3)는 적어도 하나의 송신기(1)와 적어도 하나의 검출기(수신기)(4) 사이에서, 다중-모드 광섬유의 구조에 직렬로 삽입되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 더 높은 차수 모드를 증가시키기 위한 상기 디바이스(3)는 섬유 레이저의 공진 캐비티(cavity)의 광 라인의 일부인 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 더 높은 차수 모드를 증가시키기 위한 상기 디바이스(3)는 850㎚의 파장의 적어도 하나의 VCSEL 광원 및 OM3 또는 OM4 섬유로 설정되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
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