KR100798553B1 - 분산 슬로프 보상 광 섬유 - Google Patents

Abstract

고 전송률, 장거리 통신 시스템에서 이용되는 전분산 보상 광 도파관 섬유의 굴절률 프로파일이 개시된다. 본 발명에 따른 광 도파관 섬유는 전체 파장범위에 걸쳐 실질적으로 동일한 전분산 보상을 제공한다. 따라서, 파장 분할 다중화 시스템을 용이하게 한다. 또한, 상당한 길이의 보상섬유와 함께 상당한 길이의 전송섬유를 포함하는 광 도파관 스팬이 개시된다. 스팬은 통신 시스템의 광 도파관 섬유부를 형성하도록 연속하여 결합된다.

분산, 보상, 도파관, 프로파일, 굴절률

Description

분산 슬로프 보상 광 섬유{DISPERSION SLOPE COMPENSATION OPTICAL FIBER}

본 발명은 일반적으로 전분산(total dispersion)을 보상하기 위한 광 도파관 섬유에 관한 것이다. 보다 상세하게는 광범위한 파장범위에 걸쳐 실질적으로 동일하게 전분산을 보상하기 위한 광 도파관 섬유에 관한 것이다.

통신 시스템 또는 통신 링크(link)에서 분산 보상 기술은 성공적으로 이용되고 있다. 이미 설치된 링크에 유용하게 이용되는 기술은 링크의 끝단과 같은 접근 포인트(access point)에서 링크내로 삽입될 수 있는 모듈로 형성된 적당한 도파관 섬유에 의해 보상되는 전분산(소위 '크로매틱 분산(chromatic dispersion)') 기술이다. 이러한 기술의 단점은 그 보상 모듈이 유용한 시스템의 길이는 확장하지 않으면서 단지 시스템에 손실만을 가중시킨다는 점이다. 시스템 손실의 여유가 작은 상황에서, 보상 모듈의 추가는 수용할 수 없는 낮은 신호 대 잡음비를 초래할 수 있다.

또 다른 분산 보상 방식은 링크의 케이블내에 포지티브 및 네가티브 분산섬유를 사용한다. 각 케이블은 포지티브 및 네가티브 전분산 도파관 섬유 모두를 포함할 수 있거나, 링크는 단지 네가티브 분산을 갖는 케이블과 단지 포지티브 분산을 갖는 케이블을 동시에 사용함으로써 형성될 수 있다. 상기 보상 방식은 보상 모듈과 관련된 단점을 피할 수 있으나, 시스템의 유지 및 설치를 필연적으로 복잡하게 한다. 즉, 특정 케이블의 상기와 같은 분산의 조짐 또는 그 케이블내의 섬유의 분산의 조짐은 설치동안 확인되어야 한다. 또한, 분산의 조짐이 유효한 목록을 유지하는데 고려되어야 하는 추가적 변수이기 때문에 교체된 케이블의 목록은 표준 시스템에서 요구되는 것 이상 증가될 것이다.

또한 최근에 또 다른 분산 보상 기술이 개발되었는 바, 이는 개개의 전분산을 갖는 특정의 광 도파관 섬유와 전송섬유(transmission fiber)의 전분산을 효과적으로 반사하는 전분산 슬로프(total dispersion slope)를 갖는 특정의 광 도파관 섬유가 결합한 것이다. 즉, 전분산 슬로프에 대한 전분산의 비율(κ)는 전송섬유와 보상섬유에 대해 동일한 값을 가진다. 이러한 섬유 타입은 미국 임시 출원 S.N. 60/217,967호에 개시되어 있다.

반사섬유가 이용되는 통신시스템에 있어, 전송섬유와 보상섬유를 포함하는 스팬의 끝에서 끝까지 축적되는 분산이 동작파장 범위에 걸쳐 0이 될때 그 보상은 완전하다고 말할 수 있다. 그러한 결과는 섬유내의 신호가 전분산이 0 또는 거의 0이 되는 상당한 스팬 길이를 횡단하기 때문이다.

그러나, 어떤 응용에 있어서는, 반사섬유의 경우와 같이 전송 대 분산 보상 광 도파관 섬유의 길이 비는 1:1을 사용하는 것이 바람직하나, 4파장 혼합 및 교차 위상 변조(cross phase modulation)에 기인한 분산 장애를 피하기 위한 난-제로(non zero) 국부 분산이 여전히 남아 있게 된다. 이러한 경우에는 전송섬유의 전분산이 아닌, 전분산 슬로프를 반사하는 보상 도파관 섬유를 필요로 하게 된다.

또한, 보상섬유의 감쇠 또는 유효면적을 고려했기 때문에, 전송섬유의 길이를 통상보다 길게하는 1:1 이외의 비율, 예를 들면 1.5:1 또는 2:1의 비율을 사용하는 것이 바람직한 경우가 있다.

따라서, 바람직한 전송 대 보상섬유 길이 비와 함께 다양한 시스템 성능 요구로부터 파생된 다양한 보상 포맷을 충족하기 위한 분산 보상 광 도파관 섬유가 요구된다.

*정의*

다음의 정의는 이 기술분야에서 통상적으로 사용되는 용어와 일치된다.

- 굴절률 프로파일은 굴절률 또는 상대 굴절률과 도파관 섬유 반경사이의 관계를 말한다.

- 단편 코아는 적어도 제1 및 제2 도파관 섬유 코아 부분 또는 단편으로 분할된 하나를 말한다. 각 부분과 단편은 개개의 반경 길이를 따라 위치되며, 도파관 섬유 중심라인에 대해 대칭이며, 관련 굴절률 프로파일을 갖는다.

- 코아 단편 반경은 단편의 각 시작 및 끝점에서 각 굴절률의 용어로 정의된다. 여기에서 사용된 반경 용어는 도면 및 그 설명에서 사용된다.

- 도파관 섬유의 전분산(때로는 크로매틱 분산)은 물질분산, 도파관 분산 및 모드간(inter-modal) 분산의 합을 말한다. 단일모드 도파관 섬유의 경우, 모드간 분산은 영이 된다.

- 부호 규약(sigh convention)은 일반적으로 다음과 같이 전분산에 적용된다. 만약 도파관에서 보다 짧은 도파관 신호가 보다 긴 도파관 신호보다 빨리 이동한다면 전분산은 포지티브하다고 말하며, 반대로 네가티브 전분산 도파관에서는 보다 긴 신호가 빨리 이동한다.

- 유효면적이란

으로 표현된다.

여기서, 적분은 0 에서 ∞까지 적분하며,E는 도파관에서 전파된 빛과 관련된 전기장이다.

- 상대 굴절률 퍼센트는

으로 표현된다.

여기서 n_i 는 특별한 명시가 없는 한 영역i에서 최대 굴절률을 말하며, n_c 는 클래딩 영역의 평균 굴절률을 말한다. 단편의 굴절률이 클래딩 영역의 평균 굴절률보다 작은 경우, 상대굴절률 퍼센트는 네가티브이며, 특별한 언급이 없는 이상 상대 굴절률이 가장 네가티브한 점에서 계산된다.

- 용어α프로파일은 굴절률 프로파일과 관련되며, Δ(b)%의 형태로 표현된다. 여기서 b는 반경이며, 공식

으로 표현된다. 여기서 b₀ 는 Δ(b)%이 최대인 점이고, b₁ 은 Δ(b)%이 0인 점이며, b의 범위는 b_i ≤b ≤b_f 이며, 상기 델타는 위에서 정의되었고, b_i 는 α프로파일의 초기점이며, b_f는 α프로파일의 최후점이며, α는 실수(real number)인 지수(exponent)이다.

- 도파관 섬유 통신 링크 또는 단순히 링크는 광신호의 트랜스미터, 광신호의 리시버 및 광신호를 트랜스미터와 리시버 사이로 전파하도록 트랜스미터와 리시버에 각 끝이 광학적으로 결합된 각각의 끝단을 구비한 소정 길이의 광 도파관 섬유로 구성된다. 소정 길이의 도파관 섬유는 다수의 짧은 길이의 섬유가 연이어 서로 결합 배치되게 구성된다. 링크는 광 증폭기, 광 감쇠기, 광 스위치, 광 필터 또는 멀티플렉싱 또는 디멀티플렉싱 장치와 같은 광학 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.

- 핀 어레이 밴드 테스트(pin array bend test)는 도파관 섬유의 밴딩에 대한 상대 저항력을 비교하기 위해 이용된다. 상기 테스트를 수행하기 위해, 감쇠가 어떠한 유도 밴딩 손실(induced bending loss)없이 도파관 섬유에 대해 측정된다. 다음에, 도파관 섬유가 핀 어레이에 감기어 다시 측정된다. 전형적인 dB 단위로 표시되는 밴딩에 의해 유도된 손실은 두 감쇠 측정간의 차이이다. 핀 어레이는 단일의 줄로 배치된 열개의 원통형 핀 세트이며, 평평한 표면상에 수직 고정되어 있다. 핀중심과 중심간의 공간은 5mm이다. 핀 직경은 0.67mm이다. 도파관 섬유는 인접 핀의 양 측을 통과한다. 테스트 동안, 도파관 섬유는 도파관이 핀의 외주부에 일치되도록 충분한 인장하에 위치된다. 테스트는 도파관 섬유의 매크로-밴드 저항시험에 속한다.

- 여기에서 언급된 또 다른 밴드 테스트는 측 하중 테스트(lateral load test)이다. 이러한 테스트에서, 소정 길이의 도파관 섬유는 두 평판사이에 위치한다. #70 와이어 메쉬는 하나의 판에 부착된다. 소정 길이의 도파관 섬유는 두 평판사이에 삽입되며, 평판이 30뉴튼의 힘으로 압축되는 동안 기준 감쇠가 측정된다. 그 후 70뉴튼의 힘이 평판에 가해지면 통상 dB단위로 표현되는 증가된 감쇠가 측정된다. 상기 감쇠의 증가는 도파관의 측 하중 감쇠이다.

- 여기에서 언급된 또 다른 밴드 테스트는 맨드릴 랩 테스트(mandrel wrap test)이다. 맨드릴에 광 도파관 섬유를 권선함으로써 유도된 감쇠가 측정된다. 표준 테스트 조건은 75mm 직경의 맨드릴 둘레에 도파관 섬유의 100회 권선 및 32mm 직경의 맨드릴 둘레에 1회 권선을 포함한다. 50mm 또는 20mm 직경의 다른 맨드릴 사이즈가 이용될 수 있다. 맨드릴에 권선함으로써 유도된 감쇠는 전형적으로 dB단위로 표시된다.

본 발명의 제1특징은 1550nm파장에서, -12ps/nm-km 에서 -35ps/nm-km 사이의 전분산, -0.04ps/nm²-km 에서 -0.11ps/nm²-km 사이의 전분산 슬로프 및 0.10ps/km^1/2 보다 작은 편광 모드 분산을 갖는 분산 보상 광 도파관 섬유이다. 바람직하게, 편광 모드 분산은 0.05ps/km^1/2 보다 작으며, 보다 바람직하게는 0.01ps/km^1/2보다 작다. 1550nm 파장에서 감쇠는 0.25dB/km 이하이고, 보다 바람직하게는 0.23 dB/km 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.22 dB/km이하이다.

본 발명의 제1특징의 실시예에서, 전분산 대 전분산 슬로프의 비, κ는 225 에서 375 사이의 범위이다.

본 발명의 제2특징은 외부 반경이 r₀ 인 중심단편과 외부 반경이 r₁ 이고 상기 중심단편 주위에 배치된 환형단편을 구비하는 코아 영역을 구비하는 분산 보상 광 도파관 섬유이다. 분산 보상섬유는 -12ps/nm-km 에서 -35ps/nm-km 사이의 전분산, - 0.04ps/nm²-km 에서 -0.11ps/nm²-km 사이의 전분산 슬로프를 갖는다. 중심단편의 외부 반경 r₀ 과 제1환형단편의 외부 반경 r₁ 의 비율은 0.4 < r₀ / r₁ < 0.6 으로 정의된다.

본 발명의 제2특징에 따른 도파관 섬유의 실시예에서, 감쇠와 편광 모드 분산은 전술한 본 발명의 제1특징에 따른 섬유의 그것과 동일하다.

본 발명의 제2특징의 또 다른 실시예로, 반경들의 바람직한 비율 범위는 0.4 < r₀ / r₁ < 0.55 이다.

본 발명의 제3특징은 클래드 층에 의해 둘러싸인 코아 영역을 구비하는 분산 보상 광 도파관 섬유이다. 상기 코아 영역은 중심단편과 상기 중심단편을 연속하여 둘러싼(surrounding) 세개의 환형단편을 포함한다. 여기서 둘러싼다는 의미는 코아 영역의 연속된 단편들이 그들의 가장 근접한 단편과 서로 접촉되어 있다는 것을 말한다. 예를 들면, 제1환형단편의 내면은 중심단편과 인접되고 외면은 제2환형단편과 인접하고 있다. 각 단편은, 도면 및 그 상세한 설명에서 정의되는 것과 같이, 내부 반경과 외부 반경 및 굴절률 프로파일, 굴절률 퍼센트로 특정된다. 정의에서 서술한 바와 같이, 굴절률 퍼센트는 명시하지 않은 한, 개개 단편의 굴절률의 최대 크기를 의미한다. 단편의 형상은 1550nm에서, -12ps/nm-km 에서 -35ps/nm-km 사이의 전분산, -0.04ps/nm²-km 에서 -0.11ps/nm²-km 사이의 전분산 슬로프를 제공한다. 제3환형 단편은 폭(w₃) 및 중심반경(r_c )을 구비한다. 파라미터 w₃, r_c 및 제1환형단 편의 외부 반경 r₁들의 관계는 r_c - w₃/2 > r₁ + 0.5㎛ 이다. 바람직한 실시예로, 상기 변수들의 관계는 r_c - w₃/2 > r₁ + 1.0㎛이다. 제3환형단편의 최대 굴절률의 범위는 본발명에 따른 광 도파관 섬유의 바람직한 특성을 제공한다는 점에서 중요한 파라미터가 된다.

본 발명의 제4특징은 1550nm 파장에서, -12ps/nm-km 에서 -35ps/nm-km 사이의 전분산과; -0.04ps/nm²-km 에서 -0.11ps/nm²-km 사이의 전분산 슬로프와; 섬유가 50mm 직경 맨드릴에 100회 권선될 때 1310nm 파장에서 0.05dB 이하이고 1550nm 파장에서 0.50dB 이하의 유도감쇠, 섬유가 32mm 직경 맨드릴에 1회 권선될 때 1550nm 파장에서 0.05dB 이하의 유도감쇠, 섬유가 75mm 직경 맨드릴에 100회 권선될 때 1625nm 파장에서 0.50dB 이하의 유도감쇠, 섬유가 핀 어레이 밴드 테스트에 적용될 때 8dB 이하의 유도감쇠에 의해 특징되는 밴드 손실에 대한 저항력을 제공하기 위해 선택된 코아 영역 프로파일과 클래드 층 프로파일을 갖는 분산 보상 광 도파관 섬유이다.

본 발명의 상기 제4특징에 따른 광 도파관 섬유의 실시예로서, 핀 어레이 밴드 테스트내의 유도 감쇠는 7dB 이하이며 바람직하게는 4dB 이하이다. 측 하중 밴딩하에서 유도된 감쇠는 0.75dB 이하이다.

본 발명의 제5특징은 1550nm 파장에서, -12ps/nm-km 에서 -35ps/nm-km 사이의 전분산과; -0.04ps/nm²-km 에서 -0.11ps/nm²-km 사이의 전분산 슬로프와; 1550nm파장에서 적어도 23㎛²이상의 유효면적을 갖는 분산 보상 광 도파관 섬유이다. 본 발명의 제5특징의 바람직한 실시예로는 유효면적이 적어도 25㎛² 인 것이다. 보다 바람직하게는 유효면적이 적어도 28㎛² 에서 30㎛² 사이의 범위의 값이다.

본 발명의 제5특징의 어느 하나에 따른 실시예로서, 코아 영역은 0.8% 에서 1.7% 범위의 굴절률 퍼센트 Δ₀ %, 내부 반경은 0이고 2.4㎛ 에서 3.2㎛ 범위의 외부 반경 r0 을 갖는 중심단편과; 상기 중심단편을 둘러싸며, -0.28% 에서 -0.45% 범위의 굴절률 퍼센트 Δ₁ %, 5.0㎛ 에서 6.7㎛ 범위의 내부 반경 r₀ 과 외부 반경 r1 을 갖는 제1환형단편과; 상기 제1환형단편을 둘러싸며, 0.235% 에서 0.55% 범위의 굴절률 퍼센트 Δ₃ %, 7.5㎛ 에서 11.0㎛ 범위의 외부 반경 r₃ , 7.0㎛ 에서 9.6㎛ 범위의 중심반경 r_c, 0.8㎛ 에서 3.0㎛ 범위의 폭 w_c 를 구비하는 제2환형단편을 포함한다. 또한, 상기 실시예는 제1환형단편을 둘러싸며, 0 에서 0.15% 범위의 굴절률 퍼센트 Δ₀ %, 5.9㎛ 에서 8.0㎛ 범위의 내부 반경 r₁ 과 외부 반경 r₂을 구비하는 제3환형단편을 더 포함할 수 있다. 상기 실시예의 바람직한 구조는 중심단편이 α- 프로파일이고 α는 0.8 - 3.5의 범위인 것이다.

본 발명의 각각 5개의 특징의 섬유는 유효면적이 23㎛² 이상, 보다 바람직하게는 28에서 30사이의 범위의 값 이상인 것으로 요약할 수 있다. 또한 밴딩하의 유도 감쇠는 본 발명의 제4특징에서 기술한 바와 같다. 1550nm파장에서 감쇠는 0.25 dB/km 이하이며, 바람직하게는 0.22dB/km 이하이다. 편광 모드 분산은 1.0ps/km^1/2이하이고, 바람직하게는 0.05ps/km^1/2이고, 보다 바람직하게는 0.01ps/km^1/2이다. κ는 225nm 에서 375nm 사이의 범위이다.

본 발명의 추가적 특징 및 잇점은 다음에 따르는 상세한 설명에서 논해지며, 첨부도면과 청구범위 및 발명의 상세한 설명을 통해 당업자는 본 발명을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

서술되는 일반적 설명 및 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시이며, 청구된 본발명의 특징을 이해하기 위해 제공된 것임을 이해해야 한다. 또한 첨부도면은 본 발명을 보다 용이하게 이해하도록 제공된 것이다. 도면과 함께 본 발명의 원리와 작용을 설명하기 위해 제공된 발명의 상세한 설명은 본 발명의 다양한 실시예를 도시, 설명한다.

도 1 내지 7 및 9, 11 내지 14 및 16은 본 발명에 따른 단편 코아 광 도파관 섬유의 굴절률 프로파일의 차트이다.

도 8은 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예에 있어 상대 굴절률 프로파일의 축적 분산 대 파장을 도시한 차트이다.

도 10은 전송섬유와 도 9에 도시된 실시예에 도시된 보상섬유를 대조하는 전분산 대 파장을 도시한 차트이다.

도 15는 도 14에 도시된 실시예에 있어, 전분산 슬로프 대 전분산을 도시한 차트이다.

본 발명의 바람직한 실시예가 첨부도면에 도시되어 설명된다. 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 가능한 한 부여된다. 본 발명에 따른 분산 보상 광 도파관 섬유의 일 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 단편 코아 광 도파관 섬유의 굴절률 프로파일의 차트이다. 중심 단편(12)은 포지티브 굴절률을 구비하며, 내부 반경이 0이며, 외부반경(2)은 프로파일 중심라인(모든 반경은 프로파일 중심라인을 기준으로 측정된다.)에서 중심단편(12) 프로파일이 Δ%=0 에 의해 정의된 수평라인와 교차하는 지점까지로 측정된다. 제1환형단편(14)은 네가티브 상대 굴절률을 가지며, 내부 반경(2)과 외부 반경(4)은 제1환형단편(14)의 상승구간이 수평한 제2환형단편(18)의 첫번째 포인트와 만나는 지점까지로 측정된다. 상기 개시된 실시예 및 다른 어느 실시예에서, 단편(14)은 그 최저 상대굴절률 지점에서 13으로 표시된 지점(13)까지 상향 경사지며, 그 후, 경사기울기는 챠트의 수평축을 따라 급격히 증가된다. 제2환형단편(18)은 포지티브 굴절률을 구비하며, 내부 반경(4)과 외부 반경(6)은 상대 굴절률 퍼센트가 제3환형단편(16)의 상승구간의 초기점부터 증가되기 시작하는 지점까지로 측정된다. 외부 반경(6)은 또한 제3환형단편(16)의 내부 반경에 해당된다. 제3환형단편(16)의 반경 위치는 상승부(16)의 센터까지로 측정된 반경(8)과 제3환형단편(16)의 하강 구간이 단편(16)의 하강 구간의 절반에 해당하는 상대굴절률 퍼센트에 도달하는 지점까지로 측정된 반경(10)에 의해 설명된다. 제3환형단편(16)의 상대 굴절률 퍼센트는 단편의 최대 굴절률 퍼센트로 정의되기 때문에, 반경(10)은 단편(16)의 최대 굴절률의 1/2에서 끝나게 된다. 제3환형단편(16)은 제3환형단편(16)의 상승 및 하강 구간상의 절반(half) 최대 굴절률 퍼센트의 각 점사이의 거리로 정의된 절반폭(half width: 20)을 갖는다. 반경(2, 4, 5, 6, 8 및 10) 및 절반폭(20)의 용어는 도 2 내지 도 7, 도 9, 도 11 내지 도 13 에 대해 개시된 각각의 굴절률 프로파일에 대해 사용되며, 그 설명은 반복하지 않기로 한다. 또한 상대 굴절률 프로파일 대 반경의 실시예가 차트된 다른 도면에서는 사용되지 않는다. 반경과 절반폭의 정의는 제2환형단편(18)의 내부 반경(4)과 외부 반경(6)의 정의를 간단히 변경함으로써, 도 14에서 도시된 굴절률 프로파일에도 적용될 수 있다. 도 14의 실시예에서, 단편(18)은 단편(14)의 최종점에서 상승하기 시작하며, 제2환형단편(18)의 내부 반경(4)은 단편(14)의 상승 구간의 상향 경사가 단편(18)의 보다 완만한 경사로 급격히 변화하는 지점까지이다. 단편(18)의 외부 반경(6)은 단편(18)이 제3환형단편(16)의 최대 상대 굴절률의 1/2 포인트에 도달하는 지점까지이다.

도 2에서 도시된 단편 코아 굴절률 프로파일은 도 1에 도시된 프로파일과 유사하게 중심단편(12), 제1환형단편(14), 제2환형단편(18)을 구비한다. 단편(12)과 단편(14)의 연결부 및 단편(14)의 최소점에서 보이는 라운딩은 상대 굴절률의 급격히 변화를 일으키는 도펀트 확산 즉, 도펀트 농도의 급격한 변화 때문이다. 제3환형단편(16)은 도 1에서 도시된 단편 코아 실시예의 제3환형단편(16)과 비교할 때 상대 굴절률은 더 낮고, 넓게 형성되어 있다. 상기 단편에서의 이러한 변화에 대한 영향은 하기 실시예1에서 설명된다.

도 3에서 도시된 보상 도파관 섬유의 실시예는 제1환형단편(14)의 저부가 평평한 것을 제외하고는 도 1에 도시된 보상 도파관 섬유의 실시예와 유사하다. 이러한 변화에 대한 영향은 하기 실시예1에서 기술된다.

도 4에서 도시된 보상 도파관 섬유의 실시예는 도 3의 제3환형단편(16)의 실시예와 비교할 때, 제3환형단편(16)이 평평한 것을 제외하면 도 3의 실시예와 유사하다.

따라서, 도 1 내지 도 4의 굴절률 프로파일을 비교해보면 제3환형단편(16)의 넓고 평평하다는 차이, 그리고 도 1 및 도 2의 제1환형단편(14)의 저부(13)가 평평하다는 차이를 알 수 있다.

도 1 내지 도 4에서 도시된 각각의 프로파일은 다음의 범위에서 주어진 변수를 가진다.

- 중심단편(12)의 상대굴절률 퍼센트 Δ₀ %는 1.0% 내지 1.2% 이고 반경(2) r₀ 는 2.6㎛ 내지 3.0㎛임.

- 제1환형단편(14)의 상대굴절률 퍼센트 Δ₁ %는 -0.35% 내지 -0.42%이고 반경(4) r₁ 는 5.2㎛ 내지 5.8㎛임.

- 제2환형단편(18)의 상대굴절률 퍼센트 Δ₂ %는 0% 내지 0.08%이고 내부 반경 r₁ 및 외부 반경 r₂ 은 5.9㎛ 내지 6.7㎛임.

- 제3환형단편(16)의 상대굴절률 퍼센트 Δ₃ %는 0.25% 내지 0.55%이고 내부 반경 r₂ , 중심반경(8) r_c 은 7.0㎛ 내지 7.9㎛이고 폭 w₃ 은 1.0㎛ 내지 2.0㎛이고 외부 반경(10) r₃ 은 7.5㎛에서 7.6㎛임.

실시예1

도 1 내지 도 4는 상대굴절률 퍼센트 대 반경을 기초로 모델화된 프로파일을 도시하고 있다. 4개 프로파일의 각각의 변수는 표 1에서 설명된다. 도 1 및 도 2에 있어서, 상대 굴절률 퍼센트 Δ% 는 상대굴절률의 표준정의에 따라 최대 크기를 갖는 값을 말한다. 모든 경우에 컴퓨터 모델은 단편형상을 고려해야 한다. 표 1의 램프 값은 오로지 비교목적을 위해 나타내었다.

변수	도 1	도 2	도 3	도 4
Δ0%	1.08	1.08	1.08	1.08
r0 (㎛)	2.78	2.8	2.8	2.8
Δ1%	-0.4 내지 -0.3	-0.4 내지 -0.3	-0.38	-0.38
r1 (㎛)	5.7	5.6	5.7	5.6
Δ2%	0.06	0.05	0.06	0.05
r1 (㎛)	6.22	6.28	6.08	6.36
Δ3%	0.5	0.3	0.5	0.3
rc (㎛)	7.25	7.58	7.2	7.54
r3 (㎛)	7.8	8.53	7.73	8.48
w3 (㎛)	1.1	1.9	1.07	1.89

표 1의 변수를 사용한 모델화된 광 도파관 섬유의 성질은 다음의 표 2에서 기술된다.

	도 1	도 2	도 3	도 4
1550nm 파장에서 전분산(ps/nm-km)	-17.5	-16.3	-16.3	-15
1550nm 파장에서 전분산 슬로프(ps/nm2-km)	-0.055	-0.057	-0.054	-0.058
1550nm 파장에서 유효면적(㎛2)	27.8	27.5	27.5	27.2
1550nm 파장에서 감쇠(dB/km)	0.217	0.216	0.217	0.216
섬유 컷오프(nm)	1742	1765	1736	1762
1550nm 파장에서 핀 어레이 밴드 손실(dB)	1.4	1.4	1.3	1.4
측 하중(dB/m)	0.15	0.16	0.15	0.17
비율 κ(nm)	318.2	286.0	301.9	267.2

제3환형단편의 넓고 평평한 것에 대한 주요 효과는 κ를 감소시키는 것이고, 전분산 슬로프를 증가시키는 것이고 섬유 컷오프 파장을 증가시키는 것이다. 섬유 컷오프 파장은 케이블 형태로 모델화되거나 측정된 섬유의 컷오프 파장보다 큰 200nm 내지 400nm 이다. 따라서, 표 2에서 설명된 각각의 컷오프 파장은 섬유가 이용되는 시스템에 대한 운용조건을 만족시킨다. 상기 4개의 실시예의 각각의 감쇠는 현저히 낮고, 유효면적은 다른 보상섬유에 비해 상대적으로 높다. 핀 어레이 밴드 손실은 통상적으로 8.0dB/m이하로 표준 굴절률 광 도파관 섬유의 손실과 비교가능하다. 측 하중 밴드 유도 손실 역시 낮다. 전분산 슬로프와 전분산의 비 즉, κ는 통상적으로 270nm 내지 320nm 범위의 값을 갖는 고 성능 전송섬유의 κ값과 일치한다.

본 발명에 따른 보상 광 도파관 섬유의 또 다른 실시예는 다음 범위의 단편 코아 구조이다.

- 중심단편(12)의 상대굴절률 퍼센트 Δ₀ %는 0.8% 내지 1.05% 이고 반경(2) r₀ 는 2.5㎛ 내지 3.2㎛임.

- 제1환형단편(14)의 상대굴절률 퍼센트 Δ₁ %는 -0.34% 내지 -0.42%이고 반경(4) r₁ 는 5.4㎛ 내지 6.0㎛임.

- 제2환형단편(18)의 상대굴절률 퍼센트 Δ₂ %는 0% 내지 0.05%이고 내부 반경 r₁ 및 외부 반경 r₂ 은 6.6㎛ 내지 7.5㎛임.

- 제3환형단편(16)의 상대굴절률 퍼센트 Δ₃ %는 0.38% 내지 0.5%이고 내부 반경 r₂ , 중심반경(8) r_c 은 7.6㎛ 내지 8.2㎛이고 폭(20) w₃ 은 0.93㎛ 내지 1.70㎛이고 외부 반경(10) r₃ 은 8.3㎛에서 9.0㎛임.

실시예2

상기 언급된 범위의 구조 변수를 구비하는 단편 코아 광 도파관 섬유의 실시예는 도 5 내지 7에 도시된다. 표 3은 이들 개개 프로파일에 대한 변수값을 나타내고 있다.

변수	도 5	도 6	도 7
Δ0%	1.0	0.85	0.85
r0 (㎛)	2.8	2.8	2.8
Δ1%	-0.38	-0.38	-0.38
r1 (㎛)	5.7	5.7	5.7
Δ2%	0	0	0
r1 (㎛)	7.31	7.13	6.79
Δ3%	0.45	0.47	0.4
rc (㎛)	8.20	8.05	7.83
r3 (㎛)	8.76	8.61	8.58
w3 (㎛)	1.13	1.13	1.5

표 3의 변수를 사용한 모델화된 광 도파관 섬유의 성질은 다음의 표 4에 개시된다

변수	도 5	도 6	도 7
1550nm 파장에서 전분산(ps/nm-km)	-16.0	-16.2	-16.0
1550nm 파장에서 전분산 슬로프(ps/nm2-km)	-0.06	-0.06	-0.057
1550nm 파장에서 유효면적(㎛2)	28.8	31.5	31.2
1550nm 파장에서 감쇠(dB/km)	0.215	0.216	0.217
섬유 컷오프(nm)	1760	1733	1771
1550nm 파장에서 핀 어레이 밴드 손실(dB)	4.0	7.15	3.2
측 하중(dB/m)	0.44	0.74	0.48
비율 κ(nm)	266.7	270	280.7

상기 실시예2의 굴절률 프로파일의 각각의 형상은 양호한 감쇠값과 적당한 컷 오프 파장을 유지하기 때문에 바람직한 전분산 및 전분산 슬로프를 개시함을 알 수 있다. 유효면적은 통상적으로 1550nm파장에서 약 25 ㎛² 를 갖는 다른 보상 광 도파관 섬유의 영역과 비교할 때 상대적으로 높음을 알 수 있다. 도 6의 제3환형단편(16)의 좁으면서 내향적인 구조는 고 핀 어레이 밴딩 유도 손실에 기인한 것이다. 그러나 모델화된 손실은 표준 단계 인덱스 섬유보다 여전히 작다.

표 4에서 개시된 성능변수와 더불어 표 3에서 개시된 변수에 따라 제조된 광 도파관 섬유의 주요 특징은 섬유가 확장된 파장범위에 걸쳐 보상을 제공한다는 것이다. 상기 확장된 파장범위 성능은 도 8에서 도시되며, 다음의 실시예3에서 개시된다.

실시예3

광 도파관 섬유로는 50km의 광 도파관 전송섬유를 사용하며, 1550nm파장에서 18.7ps/nm-km의 전분산과; 1550nm파장에서 80에서 110㎛² 범위의 유효면적과; 1550nm파장에서 0.06ps/nm²-km의 전분산 슬로프를 구비하며, 도 5 내지 도 7중의 하나에서 도시되고 실시예2에서 개시된 실시예에 따라 제조된 50km 보상 광 섬유에 선택적으로 연결된다.

도 8에 따르면, 커브(30)는 도 5에서 주어진 굴절률 프로파일에 따라 제조된 보상섬유의 길이에 대한 파장 대 축적된 전분산을 도시한 차트이다. 축적된 분산(accumulated dispersion)은 스팬내의 각 섬유의 길이에 전분산을 곱한 것의 합으로 정의된다. 도 5의 보상섬유를 사용하는 스팬에 대해, 1550nm 파장에서 축척된 전보상은 (50km * 18.7 ps/nm-km) + ( 50km * [-16 ps/nm-km]) = 135 ps/nm이다. 약 1525nm 에서 1575nm 파장범위에 걸친 축적된 분산을 도시하고 있는 도 8의 커브(30)는 약 130 ps/nm +/- 5 ps/nm 의 범위내에 있다. 약 1580nm 내지 1625nm의 고파장 창(window)내의 스팬의 성능은 상기 범위 밖에 있지만, 어느 통신 시스템에서는 이용가능하다. 도 5에 구체화된 섬유는 적어도 1525nm 내지 1575nm 파장범위까지 확장되는 채널을 구비하는 파장 분할 다중화 시스템을 위한 보상을 제공한다. 때로는 1626nm 정도의 고 파장을 사용하는 시스템을 위한 적당한 보상을 더불어 제공한다.

도 6의 보상 광 도파관 섬유의 실시예를 이용하여 제조된 동일 스팬은 커브(40)에 의해 도시된 바와 같이, 1525nm 내지 1625nm 파장범위에 걸친 보상을 제공한다. 상기 스팬은 1525nm 내지 1575nm 파장범위에 걸쳐 127ps/nm +/- 3ps/nm의 축적된 분산, 1525ps/nm 내지 1600ps/nm 파장범위에 걸쳐 125ps/nm +/- 5ps/nm의 축적된 분산을 제공하며, 더불어 1625nm 파장에서는 115ps/nm 까지만 감소한 축적된 분산을 제공한다. 따라서, 도 6의 실시예에 따라 제조된 섬유는 도 5의 실시예와 비교할 때 증진된 보상을 제공하게 된다.

도 7에 따라 제조된 보상섬유의 실시예를 이용하는 동일 스팬은 도 8의 커브(50)로 도시된 바와 같이, 1525nm 파장에서 1625nm 파장까지의 전체 밴드에 걸친 실질적으로 동일한 보상을 제공한다. 상기 스팬의 실시예에서, 전체파장 1525nm 내지 1625nm 밴드의 파장을 구비하는 채널에 걸친 축적된 분산은 135ps/nm +/- 5ps/nm이다.

상기 스팬의 세가지 실시예 각각은 확장된 동작파장 범위에 걸친 채널의 실질적 동일 보상을 제공한다. 넓은 파장 범위에 걸친 상기 보상은 높은 데이타 전송률, 긴 전송거리 및 파장 분할 다중 통신 시스템을 가능케한다.

상기 개시된 섬유중 어느 하나는, 예를 들면 멀티 채널 WDM 시스템과 같은 통신 시스템에서 순차적으로 이용되는 섬유 링크에 이용될 수 있다. 바람직하게, 상기 개시된 섬유는 케이블 링크에 이용된다.

바람직한 실시예에서, 상기 섬유는 미국 가출원 제60/254,909호 및 제60/276,350호에 개시된 바와 같이 1550nm 파장에서 포지티브 분산 및 1550nm 파장에서 70 제곱 미크론 이상, 보다 바람직하게는 80 제곱 미크론 이상, 가장 바람직하게는 90 제곱 미크론 이상의 유효면적을 보이는 스텝 인덱스 단일 모드 섬유와 함께 섬유 링크에 이용된다.

하나의 바람직한 실시예에서, 섬유 링크는 한쌍의 에르븀(erbium)이 도핑된 섬유 증폭기 사이에 위치하며, 섬유링크의 일단은 증폭기 출력 면에 위치된 포지티브 분산섬유, 큰 유효면적에 위치하며, 타단은 본 발명의 분산 보상섬유에 선택적으로 결합된다. 최대 광 파워 위치에 배치된 섬유는 큰 유효면적을 가지기 때문에, 최대 광 파워 위치에 배치된 섬유는 교차 위상 변조(cross phase modulation) 및 링크내의 4파 혼합(four wave mixing)과 같은 비선형 효과를 최소화시킨다. 다른 바람직한 실시예에서, 섬유 링크는 전파 방향의 전방으로 에르븀 도핑된 섬유 증폭이 가능하고 전파 방향의 후방으로 라만(Raman) 증폭이 가능한 한쌍의 하이브리드 증폭기 사이에 위치한다. 두 증폭기 사이에 배치된 링크는 두 가닥의 큰 유효면적, 포지티브 분산섬유 사이에 배치된 본 발명의 한가닥의 분산 보상섬유를 포함한다. 링크의 양 끝단에 배치된 섬유는 큰 유효면적을 가지고 있기 때문에, 링크의 양 끝단에 배치된 섬유는 에르븀 도핑된 섬유 증폭기에 의해 증폭된 신호의 전송 및 라만 펌프 증폭기에 의해 증폭된 신호의 라만 펌핑을 용이하게 한다. 바람직하게, 링크에 이용된 두가닥의 포지티브 분산섬유는 각각 동일한 길이의 종류이다.

본 발명의 실시예는 -12ps/nm-km 내지 -22ps/nm-km 범위의 전분산, -0.04ps/nm²-km 내지 -0.08ps/nm²-km 범위의 전분산 슬로프 및 25㎛² 이상의 유효면적의 성질을 구비하는 분산 보상 광 도파관 섬유 전분산에 대한 것으로 총괄적으로 기술할 수 있다. 대응하는 프로파일 구조는,

- 0.80% 내지 1.20% 범위의 상대 굴절률 퍼센트 Δ₀ %, 내부 반경은 0이고 2.5㎛ 내지 3.2㎛ 범위의 외부 반경을 갖는 중심단편과;

- 상기 중심단편을 둘러싸며, -3.0% 내지 -0.44% 범위의 상대 굴절률 퍼센트 Δ₁ %, 5.25㎛ 내지 6.4㎛ 범위의 내부 반경 r₀ 과 외부 반경 r1 을 갖는 제1환형단편과;

- 상기 제1환형단편을 둘러싸며, 0.27% 에서 0.5% 범위의 상대 굴절률 퍼센트 Δ₃ %, 7.7㎛ 내지 11.0㎛ 범위의 외부 반경 r₃ , 7.0㎛ 내지 9.6㎛ 범위의 중심반경 r_c , 0.9㎛ 내지 3.0㎛ 범위의 폭 w_c 을 구비하는 제2환형단편을 구비하는 단편코아이다. 전형적으로, 프로파일 구조는 상기 제1환형단편을 둘러싸며, 0 에서 0.1% 범위의 상대 굴절률 퍼센트 Δ₂ %, 6.0㎛ 내지 7.85㎛ 범위의 외부 반경 r₂ 을 구비하는 제3환형단편을 더 포함한다.

상기 구조의 실시예에서, 중심단편은 α프로파일이고, α는 1.0 내지 2.2의 범위이고, Δ₀ %는 1.0 내지 1.2%의 범위이다.

상기 구조의 또 다른 실시예에서, 중심단편은 α프로파일이고, α는 2.2 내지 3.5의 범위이고, Δ₀ %는 0.8 내지 1.02%의 범위이며, 유효면적은 30㎛² 이상이다.

상술한 발명의 실시예에 있어, κ값은 250nm 내지 350nm이다.

본 발명에 따른 광 도파관 섬유의 또 다른 실시예는 도 9에 도시된다. 상기 실시예에서, 구조 변수는,

- 중심단편(12)은 1.4% 내지 1.6% 범위의 상대 굴절률 퍼센트 Δ₀ %, 2.6㎛ 내지 3.0㎛ 범위의 반경(2) r₀이며,

- 제1환형단편(14)은 -0.28% 내지 -0.36% 범위의 상대 굴절률 퍼센트 Δ₁ %, 5.1㎛ 내지 6.0㎛ 범위의 반경(4) r₁ 이며,

- 제2환형단편(18)은 0 에서 0.05% 범위의 상대 굴절률 퍼센트 Δ₂ %, 6.3㎛ 내지 7.7㎛ 범위의 내부 반경 r₁ 과 외부 반경 r₂ 이며,

_- 제3환형단편은 0.235% 내지 0.4% 범위의 상대 굴절률 퍼센트 Δ₃ %, 7.5㎛ 내지 8.5㎛ 범위의 내부 반경 r₂ , 중심반경 r_c , 1.8㎛ 내지 2.4㎛ 범위의 폭(20) w_c , 8.5㎛ 내지 9.5㎛ 범위의 외부 반경(10) r₃ 이다.

실시예4

전술한 범위의 구조변수를 구비하는 단편 코아 광 도파관 섬유의 실시예는 도 9 및 표 5에 개시된다.

변수	도 9
Δ0 %	1.56
r0(㎛)	2.8
Δ1 %(min.)	-3.2
r1(㎛)	5.58
Δ2 %	0
r2(㎛)	6.88
Δ3 %	0.35
rc(㎛)	7.94
r3(㎛)	9.1
w3(㎛)	2.1

표 5의 변수를 사용하여 모델화된 광 섬유의 성질은 표 6에 기술된다.

변수	도 9
1550nm 파장에서 전분산(ps/nm-km)	-28.1
1550nm 파장에서 전분산 슬로프(ps/nm2-km)	-0.087
1550nm 파장에서 유효면적(㎛2)	26.1
1550nm 파장에서 감쇠(dB/km)	0.217
섬유 컷오프(nm)	1850
1550nm 파장에서 핀 어레이 밴드 손실(dB)	0.66
측 하중(dB/m)	0.204
비율 κ(nm)	324

상기 실시예에서, 감쇠는 핀 어레이 밴드 손실이 양호한 만큼 양호하게 된다. 전술한 실시예들과 비교할 때, 유효면적의 감소는 보상섬유가 이용될 수 있는 길이비가 1.5:1이기 때문에 충격면에서 감소될 수 있다. 전송섬유가 차지하는 유효면적이 클수록, 전체 스팬길이의 단편은 더 커진다. 보상섬유 길이에 대한 전송섬유 길이의 비가 1:1인 스팬과 비교할 때, 실시예4의 단일 트라버싱(traversing) 보상섬유는 보상섬유에 인가되는 파워를 낮추게 되고, 따라서 상대적으로 작은 유효면적의 충격을 감소시킨다.

실시예4에 따른 보상섬유의 파장 대 전분산은 도 10의 커브(60)로 나타난다. 커브(70)는 큰 유효면적(전형적으로 100㎛ 이상)을 갖는 전송섬유에 대한 파장 대 전분산을 도시한 것이다. 또한, 상기 전송섬유는 바람직한 저 감쇠를 보이고, 포지티브 전분산 및 전분산 슬로프를 가진다. 그러한 전송섬유는 미국 가출원 제60/254,909호 및 미국 가출원 제60/276,350호에 개시된다.

보상섬유 커브(60)와 전송섬유 커브(70)를 비교하기 위해 보상섬유의 전분산의 절대값을 도표로 나타냈다. 또한, 커브(60)는 보상섬유에 마련된 1.5:1의 길이비에 따라 전분산값을 낮추기 위해 이동되었다. 1530nm 내지 1620nm의 파장 파장범위에 있어, 커브(60)와 커브(70)는 실질적으로 일치한다. 파장범위의 최대끝단부근에서 발생하는 최대 편차는 0.2ps/nm-km이내이다.

100km 광 도파관 섬유에 있어, 스팬은 실시예4에 따른 전송섬유가 60km를 차지하고 보상섬유가 40km를 차지한다. 1530nm 내지 1620nm 범위에 걸치는 각 파장의 보상은 8ps/nm이내에 해당한다. 커브(60)와 커브(70)는 겹치기 때문에, 전체 파장 범위에 걸치는 보상에 있어 평균차이는 8ps/nm이하이다.

여기에서 개시된 스팬은 트랜스미터 및 리시버를 포함하고 광 증폭기, 커플러, 펌프레이저, 도파관 분할 다중화 장치 및 전기 광 재생기 등과 같은 다양한 광 요소가 일체결합되는 통신링크를 형성하기 위해 서로 광학적으로 결합되는데 사용될 수 있다.

본 발명의 상기 실시예의 포괄적 기술은 -24ps/nm-km 내지 -35ps/nm-km 범위의 전분산, -0.08ps/nm²-km 내지 -0.11ps/nm²-km 범위의 전분산 슬로프, 25㎛ 이상의 유효면적을 구비하고, 핀 어레이 밴드 손실은 7dB 이상이며, 프로파일 구조는,

- 상대 굴절률 퍼센트는 1.5% 내지 1.7 % 범위이고, 내부 반경은 0이고 외부 반경 r₀ 은 2.6㎛ 내지 3.0㎛ 인 중심단편과;

- 상기 중심단편을 둘러싸고, 상대 굴절률 퍼센트는 -0.28% 내지 -0.36% 범위이고, 내부 반경 r₀ 및 외부 반경 r₁ 은 5.1㎛ 내지 6.0㎛ 인 제1환형단편과;

- 상기 제1환형단편을 둘러싸고, 상대 굴절률 퍼센트는 0.235% 내지 0.4% 범위이고, 중심반경은 7.5㎛ 내지 8.5㎛이고, 외부 반경은 8.5㎛ 내지 9.5㎛ 이며, 폭 w_c 은 1.5㎛ 내지 2.5㎛인 제2환형단편을 구비하는 단편 코아 영역을 포함하는 분산 보상 광 도파관 섬유에 관한 것이다.

분산 보상 광 도파관 섬유의 상기 실시예는 상기 제1환형단편을 둘러싸고, 상대 굴절률 퍼센트는 0 내지 0.05% 범위이고, 내부 반경 r₁ 및 외부 반경은 6.3㎛ 내지 7.7㎛ 인 제3환형단편을 더 포함할 수 있다.

상기 실시예는 α가 0.8 내지 1.2 인 α- 프로파일을 갖는 중심단편을 구비할 수 있다.

전술한 상기 실시예의 전형적 κ값은 275 내지 375 범위를 가진다.

실시예5

본 발명의 다른 실시예가 도 11에 도시된다. 상기 실시예에서, 1550nm파장에서 모델화된 도파관 섬유 성질은 전분산이 -18.7ps/nm-km 이고, 전분산 슬로프가 -0.059ps/nm²-km이고, 감쇠가 0.217 dB/km 이며, 유효면적이 31.6㎛² 이고, 컷오프 파장이 1777nm이며, 핀 어레이 밴드 유도 감쇠가 3.8dB이며, 측 하중 밴드 유도 감쇠가 0.59dB/m이며, κ가 317이다.

상대 굴절률 프로파일은 0.86%의 △₀ %, 2.73㎛의 r_{0 ,} -0.36%의 △₁ %, 5.9㎛의 r₁, 0의 △₂ %, 6.65㎛의 r₂, 0.3%의 △₃ %, 7.94㎛의 r _c , 1.91㎛의 w_c, 8.89dml r₃ 인 것을 특징으로 한다.

실시예6

본 발명의 또 다른 실시예가 도 12에 도시된다. 상기 실시예에서, 1550nm파장에서 모델화된 도파관 섬유 성질은 전분산이 -16.3ps/nm-km 이고, 전분산 슬로프가 -0.058ps/nm²-km이고, 감쇠가 0.213 dB/km 이며, 유효면적이 29.9㎛² 이고, 컷오프 파장이 1702nm이며, 핀 어레이 밴드 유도 감쇠가 1.15dB이며, 측 하중 밴드 유도 감쇠가 0.26dB/m이며, κ가 280이다.

상대 굴절률 프로파일은 1.08%의 △₀ %, 3.03㎛의 r_{0 ,} -0.32%의 △₁ %, 5.35㎛의 r₁ , 0의 △₂ %, 7.8㎛의 r₂, 0.27%의 △₃ %, 9.45㎛의 r _c , 2.72㎛의 w_c , 10.8㎛의 r₃ 인 것을 특징으로 한다.

실시예7

본 발명의 또 다른 실시예가 도 13에 도시된다. 상기 실시예에서, 1550nm파장에서 모델화된 도파관 섬유 성질은 전분산이 -16.13ps/nm-km 이고, 전분산 슬로프가 -0.059ps/nm²-km이고, 감쇠가 0.214 dB/km 이며, 유효면적이 27.1㎛² 이고, 컷오프 파장이 1891nm이며, 핀 어레이 밴드 유도 감쇠가 0.87dB이며, 측 하중 밴드 유도 감쇠가 0.27dB/m 이며, κ가 275이다.

상대 굴절률 프로파일은 1.2%의 △₀ %, 2.94㎛의 r_{0 ,} -0.32%의 △₁ %, 5.9㎛의 r₁ , 0의 △₂ %, 7.3㎛의 r₂, 0.29%의 △₃ %, 8.7㎛의 r_c , 2.33㎛의 w₃ , 9.868㎛의 r₃ 인 것을 특징으로 한다.

도 14에 도시된 본 발명의 실시예는 0.6% 내지 1.2% 범위, 바람직하게는 0.85% 내지 1.2% 범위의 상대 굴절률 퍼센트를 가지는 중심단편, -0.32% 내지 -0.50% 범위, 바람직하게는 -0.4% 내지 -0.45% 범위의 상대 굴절률 퍼센트를 가지는 제1환형단편 및 0.28% 내지 0.35% 범위의 상대 굴절률 퍼센트를 가지는 제2환형단편을 구비한 것을 특징으로 한다. 상기 실시예와 관련된 각각의 반지름은 중심단편의 경우에는 내부 반경이 0이고 외부 반경 r₀ 은 2.20㎛ 내지 2.70㎛이고, 제1환형단편의 경우에는 내부 반경 r₀ 및 외부 반경 r₁ 은 5.4㎛ 내지 6.2㎛이고, 제2환형단편의 경우에는 내부 반경 r₁ 및 외부 반경 r₂ 은 7.1㎛ 내지 7.9㎛이고, 제3환형단편의 경우에는 내부 반경 r₂ 및 중심반경은 7.6㎛ 내지 8.4㎛이고, 폭 w₃ 은 0.8㎛ 내지 1.2㎛이고 외부 반경 r₃ 는 8.2㎛ 내지 8.8㎛이다.

도 14에 따른 실시예에서, 제2환형단편은 r₁ 에서 시작하여 r₂ 에서 제3환형단편과 부드럽게 결합되는 오목상향된 곡선를 포함한다. 제3환형단편은 0.8 내지 2.1의 α의 값을 가지는 α프로파일을 구비하도록 선택될 수 있다.

실시예8

본 발명의 또 다른 실시예가 도 16에 도시된다. 상기 실시예에서, 1550nm파장에서 모델화된 도파관 섬유 성질은 전분산이 -29.55ps/nm-km 이고, 전분산 슬로프가 -0.086ps/nm²-km이고, 감쇠가 0.219 dB/km 이며, 유효면적이 27.96㎛² 이고, 컷오프 파장이 1520nm이며, 핀 어레이 밴드 유도 감쇠가 4.73dB이며, 측 하중 밴드 유도 감쇠가 0.57dB/m이며, κ가 343이다.

상대 굴절률 프로파일은 1.24%의 △₀ %, 2.65㎛의 r_{0 ,} -0.345%의 △₁ %, 5.14㎛의 r₁ , 0의 △₂ %, 6.45㎛의 r₂, 0.243%의 △₃ %, 7.98㎛의 r_c , 2.09㎛의 w_c , 9.81㎛의 r₃ 인 것을 특징으로 한다.

실시예9

도 14에 따른 상대 굴절률 프로파일을 갖는 광 도파관 섬유는 다음과 같은 목표 변수값을 사용함으로써 제조된다.

- -1.18%의 △₀ %, 2.53㎛의 외부 반경 r0 을 갖는 중심단편,

- -0.45%의 △₁ %, 5.8㎛의 외부 반경 r1 을 갖는 제1환형단편,

- 0.15%의 △₂ %, 7.52㎛의 외부 반경을 갖는 제2환형단편,

- 8.0㎛의 중심반경 r_c, 1.0㎛의 폭 w_c , 8.53㎛의 외부 반경을 갖는 제3환형단편.

4개의 섬유는 동일한 사전 성형으로부터 인출된다. 상기 섬유에 대한 측정된 전분산 및 전분산 슬로프는 도 15에서 직선(36)을 나타내기 위한 포인트들(24, 26, 28, 30)로 도시된다. 전분산 및 전분산 슬로프의 값은 인출단계에서 광 도파관 섬유의 외부직경을 변화함으로써 다양하게 변할 수 있다.

전분산 슬로프에 대한 전분산의 선형적 의존관계는 125㎛의 공칭직경(즉 외부 직경의 산업표준)에서 -17ps/nm-km의 전분산 및 0.06ps/nm²-km의 전분산 슬로프를 갖는 포인트(38)를 나타내게 된다. 감쇠는 도파관 섬유 외부 직경에 대한 선형적 의존관계로 나타나지 않는다. 그러나 상기 제조예는 저감쇠가 본 발명에 따른 굴절률 프로파일을 사용하는 것이 가능하다는 것을 증명한다. 4개의 섬유중, 감쇠 포인트(40)에 대응하는 최소 직경 섬유만이 상기 0.26dB/km의 감쇠를 가진다. 보다 큰 외부직경에 대한 감쇠 포인트(32,34 및 42)는 각각 0.23dB/km, 0.26dB/km 및 0.23dB/km이다. 상기 데이타는 전분산 및 전분산 슬로프의 목표값에서, 0.25dB/km 이하 또는 이와 동일한 감쇠를 갖는 광 도파관 섬유의 높은 산출량이 기대된다.

본 발명분야의 기술자는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 다양한 변형 및 변경을 할 수 있음은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에서 제공되는 본 발명의 변형 및 변경을 포함한다.

Claims (58)

1. 클래드 층과 접촉하면서 둘러싸인 코아영역을 포함하며, 상기 코아 영역과 클래드 층은 각각의 굴절률 프로파일을 가지며,

   상기 각각의 굴절률 프로파일은 1550nm파장에서 -12ps/nm-km 내지 -35ps/nm-km 범위의 전분산, -0.04ps/nm²-km 내지 -0.11ps/nm²-km 범위의 전분산 슬로프 및 0.10ps/km^1/2 보다 작은 편극모드 분산을 갖는 광 도파관 섬유를 제공하기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 굴절률 프로파일은 편극모드 분산이 0.05ps/km^1/2 보다 작게 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
3. 제1항에 있어서, 상기 각각의 굴절률 프로파일은 편극모드 분산이 0.01ps/km^1/2 보다 작게 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
4. 제1항에 있어서, 상기 각각의 굴절률 프로파일은 전분산 슬로프에 대한 전분 산의 비율이 225nm 내지 375nm의 범위에 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
5. 제1항에 있어서, 감쇠는 1550nm파장에서 0.25dB/km 보다 작거나 동일한 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
6. 제1항에 있어서, 감쇠는 1550nm파장에서 0.22dB/km 보다 작거나 동일한 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
7. 제1항에 있어서, 상기 코아 영역은

   상대굴절률 퍼센트 Δ₀ %가 0.8% 내지 1.7%이며, 내부 반경이 0이며 외부 반경 r₀이 2.2㎛ 내지 3.2㎛인 중심단편과;

   상기 중심단편을 둘러싸며, 상대굴절률 퍼센트 Δ₁ %가 -0.28% 내지 -0.45%이며, 내부 반경 r₀ 및 외부 반경 r₁ 이 5.0㎛ 내지 6.7㎛인 제1환형단편과;

   상기 제1환형단편을 둘러싸며, 상대굴절률 퍼센트 Δ₃%가 0.235% 내지 0.55%이며, 외부 반경 r₃ 이 7.5㎛ 내지 11.0㎛이며, 중심반경 r_c 이 7.0㎛ 내지 9.6㎛이며, 폭 w₃ 이 0.8㎛ 내지 3.0㎛인 제2환형단편을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1환형단편을 둘러싸며, 상대굴절률 퍼센트 Δ₂%가 0 내지 0.15%이며, 내부 반경 r₁ 및 외부 반경 r₂ 이 5.9㎛ 내지 8.0㎛인 제3환형단편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
9. 제7항에 있어서, 상기 중심단편은 0.8 내지 3.5 범위의 α값을 가지는 α-프로파일인 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
10. 제1항에 있어서, 전분산은 -12ps/nm-km 내지 -22ps/nm-km 범위이고, 전분산 슬로프는 -0.04ps/nm²-km 내지 -0.08ps/nm²-km 범위이고, 유효면적은 25㎛² 이며, 핀 어레이 밴드 손실은 7dB 보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
11. 제9항에 있어서, 상기 전분산 슬로프에 대한 전분산의 비율은 250nm에서 350nm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
12. 제9항에 있어서, 상기 코아 영역은

    상대굴절률 퍼센트 Δ₀ %가 0.8% 내지 1.2%이며, 내부 반경이 0이며 외부 반경 r₀이 2.2㎛ 내지 3.2㎛인 중심단편과;

    상기 중심단편을 둘러싸며, 상대굴절률 퍼센트 Δ₁ %가 -0.30% 내지 -0.44%이며, 내부 반경 r₀ 및 외부 반경 r₁ 이 5.25㎛ 내지 6.4㎛인 제1환형단편과;

    상기 제1환형단편을 둘러싸며, 상대굴절률 퍼센트 Δ₃%가 0.27% 내지 0.5%이며, 외부 반경 r₃ 이 7.7㎛ 내지 11.0㎛이며, 중심반경 r_c 이 7.0㎛ 내지 9.6㎛이며, 폭 w₃ 이 0.9㎛ 내지 3.0㎛인 제2환형단편을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
13. 제12항에 있어서, 상기 중심단편은 2.2 내지 3.5 범위의 α값을 가지는 α-프로파일이며, Δ₀%는 0.8% 내지 1.0%이며, 유효면적은 30㎛² 보다 큰것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
14. 제1항에 있어서, 상기 전분산은 -24ps/nm-km 내지 -35ps/nm-km 범위이며, 전분산 슬로프는 -0.08ps/nm²-km 내지 -0.11ps/nm²-km 범위이며, 유효면적은 25㎛² 보다 크며, 핀 어레이 밴드 손실은 7dB보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
15. 제1항에 있어서, 30㎛² 보다 큰 유효면적을 가지는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
16. 클래드 층과 접촉하면서 둘러싸인 코아영역을 포함하며, 상기 코아 영역과 클래드 층은 각각의 굴절률 프로파일을 가지며,

    상기 코아영역은 상대굴절률 퍼센트 Δ₁ % 을 가지는 중심단편과 상기 중심단편을 둘러싸며 상대굴절률 퍼센트 Δ₁ % 을 가지는 제1환형단편을 포함하며,

    각각의 상기 단편은 1550nm파장에서 -12ps/nm-km 내지 -35ps/nm-km 범위의 전분산, -0.04ps/nm²-km 내지 -0.11ps/nm²-km 범위의 전분산 슬로프를 갖는 광 도파관 섬유를 제공하기 위해 선택되는 내부 반경과 외부 반경 및 굴절률 퍼센트, 각각의 반경들과 굴절률 프로파일들 및 상대 굴절률 퍼센트를 가지며, 여기서, Δ₁ % > Δ₂ %, Δ₂% < Δ_c % 이고, Δ_c %는 클래드 층의 상대굴절률 퍼센트이며, 제1환형단편의 외부 반경 r₁ 에 대한 중심단편의 외부 반경 r₀ 의 비는 0.4 < r₀ /r₁ ≤0.6으로 나타나는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
17. 제16항에 있어서, 상기 전분산 슬로프에 대한 전분산의 비율은 225nm에서 375nm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
18. 제16항에 있어서, 상기 중심단편은 상대굴절률 퍼센트 Δ₀ %가 0.8% 내지 1.7%이며, 외부 반경 r₀이 2.2㎛ 내지 3.2㎛이고, 상기 제1환형단편은 상기 중심단편을 둘러싸며, 상대굴절률 퍼센트 Δ₁ %가 -0.28% 내지 -0.45%이며, 내부 반경 r₀ 및 외부 반경 r₁ 이 5.0㎛ 내지 6.7㎛인 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
19. 제18항에 있어서, 상기 제1환형단편을 둘러싸며, 상대굴절률 퍼센트 Δ₂ %가 0% 내지 0.15%이며, 내부 반경 r₁ 및 외부 반경 r₂ 이 5.9㎛ 내지 8.0㎛인 제2환형단편을 더 포함한 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
20. 제19항에 있어서, 상기 제2환형단편을 둘러싸며, 상대굴절률 퍼센트 Δ₃ %가 0.235% 내지 0.55%이며, 내부 반경 r₂ 및 외부 반경 r₃ 이 7.5㎛ 내지 11.0㎛이고, 중심반경 r_c 이 7.0㎛ 내지 9.6㎛이고, 폭 w₃ 이 0.8㎛ 내지 3.0㎛인 제3환형단편을 더 포함한 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
21. 제18항에 있어서, 상기 중심단편은 0.8 내지 3.5 범위의 α값을 가지는 α-프로파일인 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
22. 제16항에 있어서, 상기 전분산은 -12ps/nm-km 내지 -22ps/nm-km 범위이며, 전분산 슬로프는 -0.04ps/nm²-km 내지 -0.08ps/nm²-km 범위이며, 유효면적은 25㎛² 보다 크며, 1550nm파장에서 감쇠는 0.25dB/km 보다 작으며, 편극 모드 분산은 0.10ps/km^1/2 보다 작으며, 핀 어레이 밴드 손실은 7dB보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
23. 제22항에 있어서, 상기 코아영역은

    상대굴절률 퍼센트 Δ₀ %가 0.80% 내지 1.20%이며, 내부 반경이 0이며 외부 반경 r₀이 2.2㎛ 내지 3.2㎛인 중심단편과;

    상기 중심단편을 둘러싸며, 상대굴절률 퍼센트 Δ₁ %가 -0.3% 내지 -0.44%이며, 내부 반경 r₀ 및 외부 반경 r₁ 이 5.25㎛ 내지 6.4㎛인 제1환형단편과;

    상기 제1환형단편을 둘러싸며, 상대굴절률 퍼센트 Δ₃%가 0.27% 내지 0.5%이며, 외부 반경 r₃ 이 7.7㎛ 내지 11.0㎛이며, 중심반경 r_c 이 7.0㎛ 내지 9.6㎛이며, 폭 w₃ 이 0.9㎛ 내지 3.0㎛인 제2환형단편을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
24. 제23항에 있어서, 상기 중심단편은 2.2 내지 3.5 범위의 α값을 가지는 α-프로파일이며, Δ₀ %이 0.8% 내지 1.0% 이며, 유효면적은 30㎛² 보다 큰 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
25. 클래드 층과 접촉하면서 둘러싸인 코아영역을 포함하며, 상기 코아 영역과 클래드 층은 각각의 굴절률 프로파일을 가지며,

    상기 코아영역은 중심단편과 상기 중심단편을 둘러싼 3개의 환형단편을 포함하되, 제1 또는 최내각 환형단편은 상기 상기 중심단편을 둘러싸고 제2환형단편은 제1환형단편을 둘러싸고 제3환형단편은 제2환형단편을 둘러싸게 구성되며,

    각각의 상기 단편은 1550nm파장에서 -12ps/nm-km 내지 -35ps/nm-km 범위의 전분산, -0.04ps/nm²-km 내지 -0.11ps/nm²-km 범위의 전분산 슬로프를 갖는 광 도파관 섬유를 제공하기 위해 선택되는 내부 반경과 외부 반경, 굴절률 프로파일 및 상대 굴절률 퍼센트, 각각의 반경들, 굴절률 프로파일들 및 상대 굴절률 퍼센트를 가지며,

    제1환형단편의 외부 반경 r₁ , 제3환형단편의 중심반경 r_c , 제3환형단편의 폭 w₃ 은 제3환형단편의 1/2 상대굴절률 퍼센트에서 두개의 굴절률 프로파일 사이의 거리로서 측정되며, 최대값은 r_c - w₃/2 > r₁ + 0.5㎛ 로 나타나는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
26. 제25항에 있어서, 상기 전분산 슬로프에 대한 전분산의 비율은 225nm에서 375nm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
27. 제25항에 있어서,

    상기 중심단편의 상대굴절률 퍼센트 Δ₀ %는 0.8% 내지 1.7%이며, 내부 반경은 0이며 외부 반경 r₀은 2.2㎛ 내지 3.2㎛이고,

    상기 제1환형단편의 상대굴절률 퍼센트 Δ₁ %는 -0.28% 내지 -0.45%이며, 내부 반경 r₀ 및 외부 반경 r₁ 은 5.0㎛ 내지 6.7㎛이고,

    상기 제2환형단편의 상대굴절률 퍼센트 Δ₂ %는 0 내지 0.15%이며, 내부 반경 r₁ 및 외부 반경 r₂ 은 5.9㎛ 내지 8.0㎛이며,

    상기 제3환형단편의 상대굴절률 퍼센트 Δ₃ %는 0.235% 내지 0.55%이며, 내부 반경 r₂ 및 외부 반경은 7.5㎛ 내지 11.0㎛이며, 중심반경 r_c 는 7.0㎛ 내지 9.6㎛이며, 폭 w₃ 은 0.8㎛ 내지 3.0㎛인 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
28. 제25항에 있어서, 상기 전분산은 -12ps/nm-km 내지 -22ps/nm-km 범위이며, 전분산 슬로프는 -0.04ps/nm²-km 내지 -0.08ps/nm²-km 범위이며, 유효면적은 25㎛² 보다 크며, 1550nm파장에서 감쇠는 0.25dB/km 보다 작으며, 핀 어레이 밴드 손실은 7dB보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
29. 제28항에 있어서, 상기 전분산 슬로프에 대한 전분산의 비율은 250nm에서 350nm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
30. 제25항에 있어서, 상기 전분산은 -24ps/nm-km 내지 -35ps/nm-km 범위이며, 전분산 슬로프는 -0.08ps/nm²-km 내지 -0.11ps/nm²-km 범위이며, 유효면적은 25㎛² 보다 크며, 1550nm파장에서 감쇠는 0.25dB/km 보다 작으며, 핀 어레이 밴드 손실은 7dB보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
31. 클래드 층과 접촉하면서 둘러싸인 코아영역을 포함하며, 상기 코아 영역과 클래드 층은 각각의 굴절률 프로파일을 가지며,

    각각의 굴절률 프로파일은 1550nm파장에서 -12ps/nm-km 내지 -35ps/nm-km 범위의 전분산, -0.04ps/nm²-km 내지 -0.11ps/nm²-km 범위의 전분산 슬로프, 1550nm파장에서 최소 30㎛² 이상의 유효면적을 갖는 광 도파관 섬유를 제공하기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
32. 제31항에 있어서, 상기 전분산 슬로프에 대한 전분산의 비율은 225nm에서 375nm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
33. 제31항에 있어서, 상기 전분산은 -12ps/nm-km 내지 -22ps/nm-km 범위이며, 전분산 슬로프는 -0.04ps/nm²-km 내지 -0.08ps/nm²-km 범위이며, 유효면적은 25㎛² 보다 크며, 핀 어레이 밴드 손실은 7dB보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
34. 제33항에 있어서, 상기 전분산 슬로프에 대한 전분산의 비율은 250nm에서 350nm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
35. 제31항에 있어서, 상기 전분산은 -24ps/nm-km 내지 -35ps/nm-km 범위이며, 전분산 슬로프는 -0.08ps/nm²-km 내지 -0.11ps/nm²-km 범위이며, 유효면적은 30㎛² 보다 크며, 핀 어레이 밴드 손실은 7dB보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
36. 제35항에 있어서, 상기 전분산 슬로프에 대한 전분산의 비율은 275nm에서 375nm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광 도파관 섬유.
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