KR960038432A - 분산처리된 싱글-모드 광도파관 섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4파 믹싱으로 인한 전력 손실을 한정하도록 디자인된 싱글-모드 광도파관 섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 광도파관 섬유 코아의 특성, 예를들면 반경 또는 굴절율의 변화는 도파관의 길이를 따라 변하는 총 분산을 제공한다. 길이와 총 분산의 곱의 대수학적 총계는 시스템 링크를 구성하는 각각의 광도파관 섬유에 대해 미리 선택된 값으로 조절된다. 총 분산의 변화정도와 서브-길이의 적절한 선택은 시스템 링크에 기인하고, 여기서 시그날은 제로에 가까운 총 분산을 갖는 도파관 부분에서 단지 단거리만 진행된다. 그러나, 총분산의 변화는 선택된 파장범위에 걸쳐 시그날에 미치는 미리 선택된 분산효과를 가지는 시스템 링크를 제공한다. 시그날에 미치는 분산효과는 필수적으로 제로가 되도록 선택될 수있다. 한편, 분산 처리된 섬유의 수많은 제조기술이 또한 개시되어 있다.

Description

분산처리된 싱글-모드 광도파관 섬유 및 그 제조방법

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제9도는 섬유를 인발시키고 보호코팅을 제공하기전 섬유를 복사시키기 위한 장치의 개략도, 제10a도는 직경이 줄어든 길이 부분들을 갖는 코아 예형의 종단면도, 제10b도는 클래딩 글라스 입자들을 코아 예형에 제공한 것을 도시한 도면, 제10c도는 코아 예형의 직경변화의 결과로서 인발 블랭크의 표면에 존재할 수 있는 기복을 나타낸 도면, 제10d도는 원통형 외측면을 갖는 오버클래드 층과 함께 제10a도의 코아 예형의 종단면도, 제11a도는 코아 예형의 일부분의 직경을 주기적으로 줄이는 방법을 도시한 도면, 제11b도는 제11a도의 버너 플레임의 온도 프로파일.

Claims (30)

1. 하기의 것을 포함하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유: 후술된 코아 글라스 영역 굴절율의 적어도 일부보다 작은 굴절율 nc을 가지는 클래드 글라스층으로 둘러싸여 하나의 굴절율 프로파일을 갖는 코아 글라스 영역; 여기서 상기 싱글-모드 도파관 섬유는 도파관의 길이를 따라 양에서 음으로 그리고 음에서 양으로 부호가 변화되는 총 분산을 가지며, 여기서, 상기 도파관 섬유의 서브-길이 li는 각각의 Dli가 관련된 필수적으로 일정한 총 분산 Di를 갖는 복수의 세그먼트 dli로 구성되고, 여기서, Di는 미리 선택된 부호의 제1범위값에 놓여 있고 li는 곱 Didli의 총계에 특징이 있으며, 상기 도파관 섬유의 서브-길이 lj는 각각의 dlj가 관련된 필수적으로 일정한 총 분산 Dj를 갖는 복수의 세그먼트 Dlj로 구성되고, 여기서 Dj는 상기 Di와 반대 부호의 제2범위값에 놓여 있고, lj는 곱 Djdli의 총계에 특징이 있으며, 천이 서브-길이 1t가 제공되어 이를 따라 총 분산이 상기 제1분산값 범위중 하나의 값에서 상기 제2분산값 범위중 하나의 l값까지 변화되며, 여기서 모든 서브-길이 li, lj 및 1t의 총계는 도파관 섬유의 길이와 동일하며, 모든 곱 dliDi 및 dljDj의 대수학적 총계는 소정의 파장범위 R에 걸쳐 미리 선택된 값보다 작다.
2. 제1항에 있어서, 상기 총 분산, Di 및 Dj 그 각각은 약 0.5 내지 20 ps/nm-km의 크기를 가지며, 소정의 파장범위 R은 약1525nm 내지 1565nm이며, 곱들의 대수학적 총계의 미리 선택된 값이 필수적으로 제로인 것을 특징으로 하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유
3. 제1항에 있어서, 상기 서브-길이 li, lj 은 각각 약 0.1km 보다 긴 것을 특징으로 하는 분산 처리된 싱글-보드 광도파관 섬유.
4. 제3항에 있어서, 상기 천이길이 lt중 어느 하나는 약500m보다 긴 서브-길이 1s를 가지며, 이를 따른 총분산의 크기가 약 0.5ps/nm-km 보다 작고, 이에 의해 상기 서브-길이를 따라 4파 믹싱으로 인한 전력 손실이 실질적으로 최소화됨을 특징으로 하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유.
5. 제4항에 있어서 상기 코아 영역은 상기 도파관 섬유의 중심선과 상기 코아 영역과 클래드층의 계면 사이의 거리로서 정의된 하나의 반경을 가지며, 상기 세그먼트 dli는 관련된 반경 ri를 가지며, ri는 미리 선택된 제1범위에 놓여 있으며, 상기 세그먼트dij는 관련된 반경 rj를 가지며, rj는 미리 선택된 제2범위에 놓여있으며, 상기 천이길이는 미리 선택된 제1번위에 놓여 있는 하나의 값 ri에서 미리 선택된 제2범위에 놓여 있는 하나의 값 rj까지 변화되는 하나의 반경을 가지며, 각각의 ri는 약 5% 내지 25% 범위의 양만큼 각각의 rj와 다른 것을 특징으로 하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유.
6. 제4항에 있어서, 상기 세그먼트 dli는 미리 선택된 제1굴절율 값 범위내에 놓여 있는 최대 굴절율 ni에 특징이 있는 광유도 영역을 가지며, 상기 세그먼트 dlj는 최대 굴절율 nj에 특징이 있는 광유도 영역을 가지며, 각각의 nj 사이의 차이가 적어도 약 5×10^-6인 것에 특징이 있는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유.
7. 제6도에 있어서, 각 ni와 각 nj 사이의 차이는 적어도 약 1×10^-3인 것을 특징으로 하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유.
8. 제1항에 있어서, 상기 코아 글라스 영역은 제1굴절율 프로파일을 갖는 중심부분과, 상기 중심부분에 인접하여 제2굴절율 프로파일을 가지는 적어도 하나의 환상부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1굴절율 프로파일은 알파 프로파일인 것을 특징으로 하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유.
10. 제8항에 있어서, 상기 제1굴절율 프로파일은 일정하며 nc와 실질적으로 동일하고, 상기 인접 프로파일은 라운드진 스텝 인덱스 형태를 가지며 nc 보다 큰 최대 굴절율 n1을 가지는 것을 특징으로 하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유.
11. 제10항에 있어서, 상기 인접 프로파일은 내부반경 a1과 외부반경 a을 갖는 하나의 환상구조이며, 상기 내부반경과 외부반경은 각각 도파관 섬유의 중심선에서 상기 환상구조의 내부엣지 및 외부엣지까지 측정된 것이며, a1/a는 약 0.5이고, 상기 리운드진 스텝 인덱스의 최대 % 굴절율 델타는 약 1.0%인 것을 특징으로 하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유.
12. 하기의 것을 포함하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유; 후술될 코아 글라스 영역의 굴절율 프로파일의 적어도 일부보다 작은 굴절율 nc을 가지는 클래드 글라스층으로 둘러싸여 하나의 굴절율 프로파일을 갖는 코아 글라스 영역 ; 여기서 반경 r은 상기 도파관 섬유 중심선에서 상기 코아 글라스 영역과 상기 클래드 글라스층의 계면까지의 거리이며, 상기 도파관 섬유는 많은 서브-길이 1_i, 1_j및 천이길이를 포함하는 하나의 길이를 가지며, 여기서 상기 1_i는 각각의 dl_i가 관련되고 필수적으로 일정하며 미리 선택된 제1범위값에 놓여 있는 총 분산 D_i를 가지는 복수의 세그먼트 dl_i로 구성되고, 상기 1_j는 각각의 dl_j가 관련되고 필수적으로 일정하며 미리 선택된 제2범위의 값에 놓여 있는 총 분산 D_j를 가지는 복수의 세그먼트 dlj로 구성되고, 상기 천이 서브-길이는 각각의 연속쌍인 1_i와 1_j사이에 위치하며, 여기서, 상기 각각의 dl_i는 제1파장범위에서 제로 분산파장을 가지며, 각각은 dl_j는 제2파장범위에서 제로 분산파장을 가지며, 상기 제1파장영역과 제2파장영역은 떨어져 있으며, 상기 제2파장영역은 상기 제1파장영역보다 낮으며, dl_i*D_i및 dl_j*D_j의 대수학적 총계는 소정의 파장범위 R을 따라 미리 선택된 값과 동일하다.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1파장범위는 약1565 내지 1680nm이고 상기 제2파장범위는 약 1480 내지 1525nm이며, 및/또는 그러한 특징들중 적어도 하나를 가지며, 상기 제1파장범위는 약1565 내지 1680nm이고 상기 제2파장범위는 약 1480 내지 1525nm이며, 상기 길이 dl_i및 dl_j중 어느 하나에 대한 총 분산크기는 상기 제1범위의 하한과 제2범위의 상한 사이에 놓여 있는 작동 파장범위에 걸쳐 약 0.5ps/nm-km 보다 크며, 상기 작동 파장범위는 약1525nm 내지 1565nm인 것을 특징으로 하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유.
14. 하기의 단계들을 포함하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유의 제조방법; 하나의 길이를 가지는 코아 예형을 제공하는 단계, 여기서 상기 코아 예형중 적어도 하나의 밀 선택된 서브-길이는 상대적으로 큰 직경을 가지며 상기 코아 예형중 적어도 하나의 미리 선택된 서브-길이는 상기 상대적으로 큰 직격보다 작은 직경을 가진다. 상기 코아 예형을 오버클래딩시켜 실질적으로 균일한 원통형태를 가지는 인발 블랭크를 제조하는 단계; 및 상기 인발 블랭크를 실질적으로 균일한 외부직경을 갖는 도파관 섬유로 인발시켜 좀 더 작은 직경을 갖는 적어도 하나의 코아예형 서브-길이에 해당하는 줄어든 코아직경의 적어도 하나의 서브-길이 li를 갖는 도파관 섬유를 제조하는 단계, 여기서 상기 도파관 섬유의 나머지는 상기 줄어든 코아 직경보다 큰 코아 직경은 관련된 총 분산 곱 dlj*Dj를 갖는 복수의 dlj로 구성되며, 곱 dli* Di 및 dlj*Dj의 대수학적 총계는 소정의 파장범위 R을 따라 미리 선택된 값과 동일하다.
15. 제14항에 있어서, 코아 예형의 제공단계는 코아 글라스로 완전히 구성된 예형을 제공하는 단계를 포함하거나, 또는 코아 예형의 제공단계는 클래딩 글라스층으로 둘러싸인 중심 코아영역을 갖는 예형을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 오버클래딩 단계는 글라스 입자들을 상기 코아 예형의 표면위에 침적시키는 단계와, 조밀하고 투명한 글라스 클래딩을 제조할 수 있도록 상기 입자들을 소결시키는 단계를 포함하며, 상기 소결단계는 상기 코아 예형중 상대적으로 큰 직경 부분을 따라 소정의 직경을 가지며 상기 코아 예형중 좀 더 작은 직경부분을 따라 상기 소정의 직경보다 작은 직경을 가지는 글라스 클래딩의 제조에 선택적으로 기인하며, 상기 코아 예형중 상대적으로 큰 직경부분들을 둘러싸고 있는 상기 클래딩 글라스의 직경을 줄여 실질적으로 일정한 직경의 클래딩층을 갖는 인발 블랭크를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제14항에 있어서 상기 글라스 입자들의 침적단계는 상기 코아 예형의 좀 더 작은 직경영역에 걸쳐 좀 더 큰 변화직경을 갖는 글라스 입자층을 침적시키는 것으로 이루어지고, 상기 글라스 입자층은 이의 소결단계 후 그 결과로서 생기는 인발 블랭크의 클래딩층 직경이 실질적으로 일정해질 정도의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제14항에 있어서, 상기 코아 예형의 제공단계는 상기 코아 예형중 적어도 하나의 영역을 가열하는 단계와, 상기 가열된 영역의 직경을 변화시키는 단계를 포함하며, 상기 가열단계는 상기 적어도 하나의 영역위로 하나의 플레임을 유도하여 상기 적어도 하나의 영역과, 상기 적어도 하나의 영역에 인접해 있는 상기 코아 예형의 냉각부분들을 가열하는 단계 또는 상기 적어도 하나의 영역위로 하나의 버너에서 나온 플레임을 유도하는 단계를 선택적으로 포함하며, 상기 플레임의 일부는 적어도 하나의 배플에 의해 편향됨을 특징으로 하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 가열된 영역의 직경을 변화시키는 단계는 가열된 영역에 인접해 있는 코아 예형 영역들을 가열된 영역쪽으로 횡단시켜 가열된 영역의 직경을 확대하는 단계, 또는 가열된 영역에 인접해 있는 코아 예형 영역들을 가열된 영역에서 떨어져서 횡단시켜 가열된 영역의 직경을 줄이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 냉각단계는 가열된 영역의 반대쪽 위의 예형 영역들에 인접한 영역위로 냉각기체를 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법..
21. 제20항에 있어서, 상기 가열단계는 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법 ; 연소기체가 나오는 복수의 오리피스를 갖는 하나의 버너를 제공하는 단계, 여기서 상기 연소기체는 상기 플레임을 형성시킬 수 있도록 반응하며, 상기 냉각기체는 상기 연소기체 오리피스에 인접한 버너의 오리피스에서 나온다 ; 버너에서 나온 플레임을 상기 적어도 하나의 영역위로 유도하는 단계, 상기 냉각기체는 상기 버너로부터 떨어져 있는 복수의 오리피스에서 나오며, 상기 버너는 상기 코아 예형의 종축에 대해 제1방위각 위치에 배치되며, 상기 냉각기체 흐름들은 상기 제1방위각 위치와는 다른 하나의 위치에서 나온다.
22. 제18항에 있어서, 상기 가열단계는 가열될 코아 예형 영역의 반대쪽위의 코아 예형 주위에 열전도성 슬리브들을 위치시키는 단계와 상기 슬리브들 사이에 배치된 상기 코아 예형 영역을 가열하는 단계를 포함하며, 선택적으로 상기 가열단계는 상기 적어도 하나의 영역위로 레이저 방사빔을 유도하는 단계를 포함하며, 더욱 선택적으로 상기 적어도 하나의 영역위로 유도된 레이저 방사의 전력 및 시간은 상기 영역을 연화시키기에 충분하며, 선택적으로는 상기 레이저 방사 전력 및 시간은 상기 영역으로부터 물질을 제거하기에 충분한 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제18항에 있어서, 상기 가열단계전, 가열될 상기 코아 예형의 일부 영역의 직경은 상기 예형의 표면으로부터 물질을 제거함으로써 줄어들며, 상기 제거단계는 그라인딩, 에칭 및 레이저 가공으로 구성된 군으로부터 선택된 하나의 기술에 의해 선택적으로 수행됨을 특징으로 하는 방법.
24. 제14항에 있어서, 상기 코아 예형의 제조단계는 일정한 외부직경을 갖는 예비 코아 예형을 형성시키는 단계, 상기 예비 코아 예형을 인발로의 고온지역으로 공급하여 이의 소정부분을 가열 및 연화시키는 단계 및 상기 코아 예형의 연화된 부분을 잡아 당겨 이를 신장시켜 직경을 줄이는 단계 또는 상기 예비 코아 예형의 연화된 부분을 1차로 속도로 잡아 당겨 좀 더 작은 직경의 서브-길이를 형성하고, 상기 예비 코아 예형의 연화된 부분을 상기 1차 속도보다 느린 속도로 잡아당겨 상기 좀 더 작은 직경의 서브-길이보다 큰 직경의 서브-길이를 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 하기의 단계들을 포함하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유의 제조방법 ; 하나의 길이를 가지는 인발 블랭크를 형성시키는 단계, 여기서 상기 인발 블랭크중 미리 선택된 적어도 하나의 서브-길이는 상대적으로 큰 직경을 가지며 상기 인발 블랭크중 미리 선택된 적어도 하나의 서브-길이는 상기 상대적으로 큰 직경보다 작은 직경을 가진다 ; 및 상기 인발 블랭크를 실질적으로 균일한 외부직경을 갖는 도파관 섬유로 인발시켜 좀더 큰 직경을 갖는 적어도 하나의 인발 블랭크 서브-길이에 해당하는 줄어든 코아직경의 적어도 하나의 서브-길이li를 갖는 도파관 섬유를 제조하는 단계, 여기서 상기 도파관 섬유의 나머지는 상기 줄어든 코아 직경보다 큰 코아 직경으로 이루어진 적어도 하나의 서브-길이 lj를 포함한다.

    여기서 상기 줄어든 코아 직경을 갖는 적어도 하나의 서브-길이는 관련된 총 분산 곱 dli*Di를 갖는 복수의dli로 구성되고 상기 줄어들지 않은 직경을 갖는 서브-길이는 관련된 총 분산 곱 dli*Dj를 갖는 복수의 dlj로구성되며, 곱 dli*Di 및 dlj*Dj의 대수학적 총계는 소정의 파장범위 R에 걸쳐 미리 선택된 값과 동일하다.
26. 제25항에 있어서, 상기 인발 블랭크의 제조단계는 균일한 코아 직경과 균일한 클래딩 직경을 갖는 예비인발 블랭크를 제조하는 단계와, 상기 클래딩의 표면으로부터 물질을 제거하는 기술, 선택적으로 산 에칭 및 폴리싱, 그라인딩 및 폴리싱, 레이저 가공 및 가열 및 신장으로 구성된 군으로부터 선택된 하나의 기술에 의해 상기 예비 인발 블랭크중 미리 선택된 적어도 하나의 서브-길이의 직경을 줄이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제25항에 있어서, 상기 인발 블랭크의 제조단계는 균일한 직경의 예비 인발 블랭크를 형성시키는 단계 및 상기 예비 인발 블랭크를 따라 적어도 하나의 클래딩 글라스 슬리브를 제공하는 단계 ; 또는 균일한 직경의코아 예형을 형성시키는 단계, 적어도 하나의 작은 직경부분과 적어도 하나의 큰 직경부분을 갖는 주기적인 형태의 클래딩 클라스 슬리브를 형성시키는 단계 및 상기 코아 예형을 상기 슬리브에 삽입시키는 단계 ; 또는 균일한 직경의 코아 예형을 형성시키는 단계, 균일한 직경의 클래딩 글라스 슬리브를 형성시키는 단계, 적어도 하나의 슬리브 영역의 직경을 줄려 주기적인 형태의 클래딩 클라스 슬리브를 형성시키는 단계, 및 상기 코아 예형을 상기 주기적인 형태의 슬리브에 삽입하는 단계 ; 또는 클래딩 클라스로 둘러싸인 코아 영역을 갖는 균일한 직경의 코아 예형을 형성시키는 단계, 클래딩 글라스의 표면을 따라 이격된 환상 슬롯을 형성시키는 단계,상기 코아 예형을 클래딩 클라스 입자들로 오보코팅시키는 단계, 상기 플래딩 글라스 입자들을 소결시켜 조밀한 클래딩 글라스층을 갖는 인발 블랭크를 형성시키는 단계를 포함하며, 상기 슬롯의 길이는 2mm 이하이고 상기 슬롯내의 입자 형성밀도는 슬롯사이의 입자 형성밀도에 비해 충분히 낮고 이에 따라 상기 인발 블랭크의 클래딩이 상기 슬롯 사이의 그러한 영역들에서 상대적으로 큰 직경을 가지며, 상기 클래딩의 나머지는 좀 더 작은 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 하기의 단계를 포함하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유의 제조방법 ; 하나의 직경과 하나의 길이를 갖는 원통형 코아 예형을 제공하는 단계 ; 상기 코아 예형을 오버클래딩시켜 균일한 원통형태를 갖는 인발 블랭크를 제조하는 단계 ; 적어도 하나의 미리 선택된 서브-길이를 따라 상기 인발 블랭크의 직경을 줄이는 단계 ; 및 상기 인발 블랭크를 균일한 외부직경을 가지며 상기 인발 블랭크의 줄어든 직경의 서브-길이에 해당하는 코아 직경이 줄어든 서브-길이를 갖는 하나의 도파관 섬유로 인발시키는 단계 ; 여기서, 상기 코아직경이 줄어든 적어도 하나의 도파관 서브-길이 li는 관련 곱 dli*Di를 갖는 세그먼트 dli로 구성되고 코아직경이 줄어들지 않는 도파관 서브-길이 lj는 관련 곱 dlj*Dj를 갖는 세그먼트 dlj로 구성된다.
29. 하기의 단계를 포함하는 분산 처리된 싱글-모드 광도파관 섬유의 제조방법 ; 실질적으로 원통형인 코아 부분을 갖는 인발 블랭크와 실질적으로 원통형인 외부면을 갖는 주위 클래드층을 제공하는 단계; 하나의 로와, 상기 로에서 이격되어 도포관 섬유에 폴리머 코팅을 제공하기 위한 수단을 포함하는 도파관 섬유 인발장치를 이용하여 상기 인발 블랭크로부터 도파관 섬유를 인발시키는 단계 ; 및 상기 도파관 섬유가 로에서 나와 폴리머 코팅을 받기 전, 상기 도포관 섬유를 미리 선택되고 이격되어 떨어져 있는 종방향 세그먼트 1r을 따라 방사를 조사하는 단계, 여기서 1r은 필수적으로 일정한 총 분산 Dr을 갖는 세그먼트 dlr로 구성되고, lu는 조사되지 않은 도파관 섬유의 길이이며, 여기서 lu는 필수적으로 일정한 총 분산 Du를 갖는 세그먼트 dlu로 구성되며, 여기서 곱 dir*Dr 및 dlu*Du의 대수학적 총계는 소정의 파장범위 R에 따른 미리 선택된 값과 동일하다.
30. 제29항에 있어서, 상기 방사는 감마선, x-선, 베타입자, 알파입자, 중성자 방사, 및 약 10 내지 20ns 범위의 지속시간의 펄스로서 전달된 약 100mJ/㎤의 에너지 플럭스에 선택적으로 특징이 있는 자외선 방사로 구성된 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 방법.