KR100571618B1

KR100571618B1 - 고성능 단일 모드 도파관

Info

Publication number: KR100571618B1
Application number: KR1020007005285A
Authority: KR
Inventors: 밍준 리; 데이핑 마; 데이비드 케이 스미스; 양밍 뤼
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2006-04-17
Also published as: EP1032855B1; JP2001523837A; US6031956A; TW408234B; DE69835371D1; KR20010024638A; AU736285B2; EP1032855A1; AU1093399A; ID27802A; WO1999026094A1; USRE39028E1; ATE334411T1; DE69835371T2; BR9814195A; CA2305232A1; CN1115574C; CN1279771A

Abstract

세그먼트화된 코어 디자인을 갖는 단일 모드 광도파관 섬유가 개시된다. 특히, 상기 코어는 3개의 세그먼트(2, 6, 8)를 포함하며, 각각은 특징적인 치수 및 굴절률 프로파일을 갖는다. 각각의 세그먼트에 있어서 굴절률 프로파일을 적절하게 선택함으로써 도파관 섬유가 제조되고, 상기 도파관 섬유는 60㎛²보다 큰 유효면적을 가질 뿐만 아니라 약 9.5의 모드 장 지름(mode field diameter) 및 1530∼1565㎚의 작동 윈도우에 걸쳐 낮은 양의 값인 총 분산을 갖는다. 또한, 상기 프로파일은 내부 및 외부 프로파일 체적 및 내부 체적에 대한 외부체적의 비에 의하여 정의된다. 이처럼 내부 체적은 2.28∼3.26%㎛²의 범위 내이고, 외부 프로파일 체적이 3.70∼13.75%㎛²의 범위이며, 그리고 내부 체적에 대한 외부 체적의 비가 1.5∼4.3의 범위 내이다.

도파관, 굴절률, 프로파일, 원거리통신, 세그먼트

Description

고성능 단일 모드 도파관{High Performance Single Mode Waveguide}

본 발명은 1550㎚ 근처의 작동 윈도우(operating window)에서 높은 성능을 제공하고, 세그먼트화된 코어 디자인을 갖는 단일 모드 광도파관 섬유에 관한 것이다. 특히, 유효면적이 크고, 제로 분산 파장이 오퍼레이팅 윈도우 외부에 존재하고, 그리고 총 분산이 작동 윈도우에 대하여 양의 값을 갖는다.

넓은 유효면적을 갖는 도파관은 자기상 변조(self phase modulation), 4개의 파동 혼합, 교차상 변조(cross phase modulation), 및 비선형 산란 공정을 포함하는 비선형 광학 효과를 감소시키는데, 상기 비선형 광학 효과는 고전력 시스템 내에서 신호 저하를 야기할 수 있다. 일반적으로, 이러한 비선형 효과의 수학적 기술은 P/A_eff 비를 포함하며, 상기 비에서 P는 광전력(optical power)을 의미한다. 예를 들면, 비선형 광효과(non-linear optical effect)는 통상적으로 exp[PxL_eff/A_eff] 항을 포함하는 식에 따르며, 여기에서 L_eff는 유효길이를 의미한다. 이처럼, A_eff의 증가는 광신호(light signal)의 질을 저하시키는 비선형 기여를 감소시킨다.

원거리 통신에 있어서, 재생기(regenerator) 없이도 장거리에 걸쳐 보다 큰 정보 용량을 전달하기 위한 필요성으로 인하여 단일 모드 섬유 굴절률 프로파일 디자인을 재평가하게 되었다.

이러한 재평가 과정의 중심되는 사항은 상기 지적한 바와 같이 비선형 효과를 감소시키고; 약 1550㎚ 근처에서의 작동 파장에서 낮은 감쇠를 갖도록 최적화되고; 광학 증폭기에 적합하고; 그리고 고강도, 피로 내성 및 굽힘 내성과 같은 광도파관(optical waveguide)의 바람직한 성질을 보유하는 광도파관을 공급하는데 있었다.

적어도 2개의 특징적인 굴절율 세그먼트(segment)를 갖는 도파관 섬유가 고성능 도파관 섬유 시스템을 위한 기준을 충족하고 능가하는데 충분한 유연성을 갖고 있다는 점이 발견되었다. 세그먼트화된 코어 디자인의 종류는 미국 특허 제4,715,679호(Bhagavatula)에 상세히 기술되어 있다. 특정한 고성능 원거리통신 시스템에 특히 적합한 성질을 갖고 있는, 상기 '697 특허에 개시된 프로파일의 종류는 미국 특허 5,483,612호(Gallagher 등)에 개시되어 있다.

본 발명은 또 다른 코어 굴절률 프로파일 종류이며, '612 특허에서 설명된 프로파일과 밀접하게 관련된다. 상기 특허는 비선형 효과를 감소시키고, 재생없이도 장거리에 걸쳐 고전력 신호를 전송하는데 특히 적합하다. 고전력 및 장거리의 정의는 비트 전송속도(bit rate), 비트 오율(bit error rate), 멀티플렉싱 체계(multiplexing scheme), 및 광증폭기가 구체화된 특정의 원거리통신 시스템과 관련하여서만 의미가 있다. 당해 기술분야에서 알려진 추가적인 인자(factor)가 있으며, 이는 고전력 및 장거리의 의미에 영향을 준다. 그러나, 대부분의 목적의 경우에 고전력은 약 10㎽보다 큰 광전력이다. 예를 들면, 장거리는 전자 재생기 사이의 거리가 100㎞를 초과하는 것일 수 있다.

Kerr 비선형성, 즉 자기상 변조, 교차상 변조 및 4개의 파동혼합을 고려하면, 큰 A_eff의 이득은 굴절률에 대한 식에서 보여질 수 있다. 실리카계 광도파관 섬유의 굴절률은 광전기장에 대하여 비선형인 것으로 알려져 있다. 굴절률은 다음과 같이 기술될 수 있다:

n = n₀ + n₂P/A_eff

상기 식에서, n₀은 선형 굴절률이고, n₂는 비선형 굴절률 상수이고, P는 도파관을 따라 전송되는 광전력(light power)이며, 그리고 A_eff는 도파관 섬유의 유효면적이다. n₂는 물질의 상수이기 때문에 A_eff의 증가는 필연적으로 굴절률에 대한 비선형 기여를 감소시키는 유일한 수단이며, 이로써 Kerr 타입의 비선형성의 영향을 감소시킨다.

이처럼, 넓은 유효 면적을 갖도록 설계된 광도파관 섬유가 요구된다. 이때, 가장 흥미있는 작동 윈도우는 1550㎚ 근처이다. 또한, 4개의 파동 혼합 효과를 더 최소화하기 위하여 총 분산은 작동 파장의 범위에 걸쳐 0을 통과하지 않는다. 자기상 변조가 선형 분산을 이용하여 상쇄될 수 있도록 사실상 총분산은 작동 윈도우에 걸쳐 양의 값으로 남아있으며, 구성(configuration)이 솔리톤 통신 시스템 내에서 요구된다.

정의

하기의 정의는 당해 기술분야에서 공통적으로 사용되는 바에 따른다.

코어의 세그먼트의 반지름은 굴절률에 의하여 정의된다, 특정한 영역은 제1 및 최종 굴절률 포인트를 갖는다. 도파관 중앙선으로부터 이러한 제1 굴절률 포인트 위치까지의 반지름이 코어 영역 또는 세그먼트의 내부 반지름이다. 이와 유사하게, 도파관 중앙선으로부터 최종 굴절률 포인트 위치까지의 반지름이 코어 세그먼트의 외부 반지름이다.

본 발명에서 특별히 다른 의미로 지시되지 않는 한, 여기에서 논의된 굴절률 프로파일 세그먼트의 반지름은 다음과 같이 간편하게 정의되며, 여기에서 기준은 △% 대 도파관 반지름의 표이다:

^* 중앙 코어 세그먼트의 반지름은 도파관의 축 중앙선으로부터 외삽된 중앙 굴절률 프로파일과 x 축과의 교점까지로 측정되고;

^* 제2 고리모양의(annular) 세그먼트는 도파관의 축 중앙선으로부터 제2 고리의 바닥선의 중앙까지로 측정되고;

^* 제2 고리모양의 영역의 폭은 굴절률 프로파일 중 최대굴절률의 1/2에 해당하는 포인트로부터 x 축까지 그려지는 평행선 사이의 거리이고; 그리고

^* 제1 고리모양의 세그먼트의 반지름은 도파관의 축 중앙선으로부터 제2 고리모양의 세그먼트 중 처음으로 최대값의 1/2에 해당되는 포인트까지로 측정된다.

유효 면적은 A_eff=2π(

E²rdr)²/(

E⁴rdr)이며, 상기 식에서 적분 범위는 0에서 ∞까지 이고 E는 전파되는 빛과 관련된 전기장이다. 유효 지름 D_eff는 A_eff= π(D_eff/2)²로 정의될 수 있다.

상대굴절률, △%는 식 △%=100×(n₁ ²-n₂ ²)/2n₁ ²로 정의되며, 상기식에서 n₁은 굴절률 프로파일 세그먼트 1에서의 최대 굴절률이고 n₂는 기준영역 내의 굴절률이며, 상기 기준영역은 통상 클래드(clad) 층의 최소 굴절률로 취하게 된다.

본 발명에서 기술된 특정한, 세크먼트화된 프로파일의 경우, 제1 세그먼트 및 제2 고리모양의 세그먼트 △%는 세그먼트의 최대 상대적인 굴절률을 가리킨다. 제1 고리모양의 세그먼트의 △%는 상기 세그먼트의 최소 굴절률을 가리킨다.

굴절률 프로파일(refractive index 또는 간단하게 index profile)이라는 용어는 코어의 선택된 부분에 대한 △% 또는 굴절률과 반지름사이의 관계이다. 알파 프로파일이라는 용어는 식 n(r)=n₀(1-△[r/a]^α)을 따르는 굴절률 프로파일을 가리키며, 이때 r은 프로파일의 제1 포인트에서 0으로 선택되고 α는 프로파일 형태를 규정하는 지수(exponent)이다. 다른 굴절률 프로파일은 단계(step), 사다리꼴 및 둥근 단계(rounded step)를 포함하며, 여기에서 둥글기는 급격한 굴절률 변화 영역 내의 도판트 확산으로 인한 것이다.

프로파일 체적은

로 정의된다. 내부 프로파일 체적은 도파관 중앙선, 즉 r=0으로부터 교차 반지름까지 미친다. 외부 프로파일 체적은 교차 반지름으로부터 코어의 최종 포인트까지 미친다. 프로파일 체적의 단위는 상대 굴절률이 무차원(dimensionless)의 단위를 갖기 때문에 %㎛²이다.

교차 반지름은 신호 파장이 변화하기 때문에 신호 내의 파워 분포로부터 얻어진다. 내부 체적의 경우, 파장이 증가함에 따라 신호 파워는 감소한다. 외부 체적의 경우, 파장이 증가함에 따라 신호 파워는 증가한다.

총 분산(total dispersion)은 도파관 분산 및 물질 분산의 산술적 합으로 정의된다. 총 분산은 당해 분야에서 때때로 색채 분산(chromatic dispersion)으로 불린다. 총 분산의 단위는 ps/㎚-㎞이다.

도파관 섬유의 굽힘 내성(bend resistance)은 규정된 시험 조건하에서의 유도된 감쇠(attenuation)로 표현된다. 여기에서 가리키는 굽힘 시험은 굽힘에 대한 도파관 섬유의 상대적인 내성을 비교하는데 사용되는 핀 배열 굽힘 시험(pin array bend test)이다. 이러한 시험을 수행하기 위하여 감쇠 손실은 필수적으로 굽힙 손실이 유도되지 않는 도파관 섬유에 대하여 측정된다. 그 다음, 도파관 섬유는 핀 배열 주위에 방적되고 감쇠가 다시 측정된다. 상기 굽힘에 의하여 유도된 손실은 2개의 측정된 감쇠값 사이의 차이이다. 핀 배열은 단일 열로 배열된 10개의 원통형 핀들의 세트이고, 평평한 표면상에 고정된 수직 위치로 유지된다. 핀의 중심과 중심간의 간격은 5㎜이다. 핀 지름은 0.67㎜이다. 시험 중에 충분한 장력이 적용 되어 도파관 섬유가 핀 표면의 부분에 맞도록 한다.

여기에서 언급되는 다른 굽힘 시험은 가로하중 시험(lateral load test)이다. 이 시험에서 규정된 길이의 도파관 섬유가 2개의 평평한 판 사이에 위치된다. #70 와이어 메쉬가 상기 판 중 하나에 부착된다. 길이가 알려진 도파관 섬유는 상기 판 사이에서 샌드위치 형태로 위치하고, 기준 감쇠는 30 뉴우톤의 힘으로 상기 판을 누름으로써 설정된다. 그 다음, 70 뉴우톤의 힘이 상기 판에 적용되고 dB/m로 유도된 감쇠가 측정된다.

발명의 요약

본 발명은 미리 선택된 파장 작동 범위에 걸쳐 낮은 총 분산; 1550㎚에서 낮은 감쇠; 넓은 유효면적; 큰 모드 장(mode field) 지름; 작동 파장의 범위 외에서는 0의 분산 파장; 및 기준에 맞는 굽힘 성능을 제공함으로써 고성능 원거리통신 시스템 분야에 대하여 특유한 일련의 필요조건을 충족한다.

본 발명의 제1 면은 코어 영역 및 클래드층을 갖는 단일 모드의 광도파관 섬유이다. 상기 코어 영역은 3개의 세그먼트, 즉 도파관 장축상(long axis)에 집중된 환형의 중앙 세그먼트; 중앙 세그먼트를 둘러싸는 제1 고리모양의 세그먼트; 및 상기 제1 고리모양의 세그먼트를 둘러싸는 제2 고리모양의 세그먼트로 이루어진다.

각각의 세그먼트는 상기 정의된 바와 같이 도파관 중앙선으로부터 그려지는 반지름, △% 및 굴절률 프로파일을 갖는다. 제2 고리모양의 세그먼트는 또한 세그먼트 폭으로 편리하게 기술된다. 본 발명에 있어서, △%는 항상 최소 클래드 굴절 률 n_c을 기준으로 한다.

또한, 이러한 제1 면은 환형의 중앙 세그먼트에 걸쳐 그 안에 α 프로파일을 가지며, 여기에서 α는 약 0.7∼2.0의 범위에 있게된다. 제1 고리모양의 세그먼트는 대체적으로 평평하고, 이는 상기 세그먼트의 내부 및 외부 극단에서 굴절률이 상승 또는 하강될 수 있음을 의미한다. 또한, 제1 고리모양의 세그먼트는 도파관 성질 내에 허용될 수 없는 변화를 야기하는, 평평함으로부터의 이탈 없이도 약간의 양의 경사 또는 음의 경사를 가질 수 있다.

중앙 세그먼트의 상대적인 굴절률, △₀%는 제1 고리모양의 세그먼트의 상대 굴절률 △₁% 또는 제2 고리모양의 세그먼트의 상대 굴절률 △₂%보다 더 크고, △₂% > △₁%이다.

프로파일은 내부와 외부 프로파일 체적 및 내부체적에 대한 외부 체적의 비에 의하여 정의된다. 이처럼, 내부 체적은 2.28∼3.26%㎛²의 범위 내이며, 외부 프로파일 체적은 3.70∼13.75%㎛²이고, 그리고 내부 체적에 대한 외부 체적의 비는 1.5∼4.3의 범위 내이다.

바람직한 구체예에 있어서, △₀%는 1.01∼1.35%의 범위 내이고, △₁%은 0.03∼0.21%의 범위 내이며, 그리고 △₂%는 0.12∼0.61%의 범위 내이다. △₀%는 도판트의 중앙선 확산에 앞선 α 프로파일의 모델값(modeled value)이다. 확산은 이러한 상대 굴절률값을 감소시킨다. 예를 들면, 삼각형의 프로파일의 경우, α=1이라면 △₀%의 값은 확산 고려시 0.2∼0.3%의 범위의 양까지 감소된다. 편의상, 명세서 및 청구항에서 설명된 모든 △₀% 값은 확산전의 굴절률 값이다. 중앙 세그먼트에서 시작하는 첫번째 2개의 세그먼트의 각각의 반지름 범위는 r₀이 2.06∼2.80㎛의 범위 내이며, r₁은 4.55∼8.94㎛이고, 그리고 제2 고리모양의 세그먼트의 폭, w₂는 0.01∼2.0㎛의 범위 내이다.

굴절률의 만입부 또는 움푹 들어간 부분이 도파관 중앙선 상에 존재할 수 있다. 상기 만입부는 적어도 도판트 유리 및 베이스 유리의 침전 후의 공정 단계 동안 도판트류의 확산에 부분적으로 기인한 것이다. 공정 단계는 이러한 만입부를 바꾸고 감소시키거나 제거하도록 행하여질 수 있다. 그러나, 발달 중인 도파관의 프로파일 모델링 및 제조는 중앙에서의 만입부가 도파관 성능에 영향을 주지 않고도 존재할 수 있음을 보여준다. 특히, 중앙 프로파일은 환형 세그먼트의 중앙에서 굴절률 만입부를 가질 수 있으며, 이때 굴절률 만입부는 뒤집혀진 원뿔에 근사한 형상을 가지고 있고, 상기 만입부는 약 0.5∼0.7% 범위의 최소 상대 굴절률을 가지며, 뒤집혀진 원뿔형의 바닥의 반지름은 약 0.7㎛보다 크지 않다.

상기 제1 면에 따라 제조되는 도파관은 우수한 성질, 즉 1530∼1565㎚ 범위의 파장에 걸쳐 총분산이 양의 값을 갖고 6.5ps/㎚-㎞를 초과하지 않고, 60㎛²보다 작지 않는 유효면적, 및 9∼10㎛ 범위 내의 모드 장(mode field) 지름을 갖는다.

이러한 성질은 케이블 형태로 배열된 도파관 섬유 상에서 측정되는 차단 파장(cutoff wavelength)을 1470㎚ 이하로 유지하고, 1550㎚에서의 감쇠를 0.22dB/㎞ 이하로 유지하며, 핀 배열 굽힘 시험 하에서 유도된 손실을 16dB이하로 유지하고, 그리고 가로하중 굽힘 시험하에서 유도된 손실을 0.8dB/m 이하로 유지하는 동안 실현된다.

본 발명의 제2 면에 있어서, 코어 세그먼트 프로파일은 하기 표 1에서 나타내는 바와 같이 제한되어 본 발명의 제1 면의 작동 매개변수와 다소 다른 작동 매개변수의 세트를 제공한다. 도파관 매개변수에 있어서의 추가적인 제한 및 결과로 나타나는 변화는 사용 시 필요조건을 만족하도록 설정되고, 예를 들면 도파관을 제조과정의 변수에 덜 민감하게 하는 등의 제조 용이성을 제공하여 제조비용을 감소시킨다.

제1도는 굴절률 프로파일의 선도, 즉 본 발명에 따라 이상화된 프로파일에 대한 △% 대 도파관 반지름의 선도이다.

제2도는 본 발명에 따라 제조되는 전형적인 도파관 상에서 △% 대 도파관 반지름의 측정값을 보여주는 선도이다.

1550㎚ 근처의 작동 윈도우 내에서 고성능의 광도파관 섬유를 사용하는 것은 시스템 비용을 상당히 낮추면서 시스템 용량을 크게 증가시켜 왔다. 약 1530∼1565㎚의 범위를 갖는 작동 윈도우가 특히 흥미있는데, 이는 이러한 파장 범 위가 낮은 도파관 감쇠로 특징되고, 에르븀(erbium) 도프처리된 도파관 섬유 증폭기의 밴드폭 윈도우와 일치하기 때문이다.

본 발명에 있어서 달성되는 바는 특정한 고성능 원거리통신 시스템의 필요조건을 만족하는 세그먼트화된 코어 프로파일의 세트를 정하는 것이다. 또한, 상기 필요조건 세트는 잔여 내부 도파관 응력(residual internal waveguide stress)을 상대적으로 낮게 유지하고 기준에 맞는 밴드 성능을 유지하면서도 감쇠를 증가시킴 없이 충족된다.

3개의 코어 세그먼트는 도 1에서 2, 6, 및 8로 지시된다. 각각의 세그먼트에서 굴절률 프로파일의 형태는 반경(radial) 위치에 의존하는 일반적인 형태를 취할 수 있다. 또는 각각의 세그먼트의 반경의 정도는 변할 수 있다.

상기 주어진 정의의 설명으로서, 중앙 코어 영역(2)의 반지름은 길이(4)로 표시된다. 본 발명에 있어서, 중앙 코어 반지름은 축 중앙선으로부터 외삽된 중앙 프로파일과 x축의 교차점까지로 정하여진다.

제1 고리모양의 세그먼트(6)는 반지름(4) 및 반지름(7)에 의하여 범위가 정하여지고, 상기 반지름(7)은 제2 고리모양의 영역의 굴절률의 1/2되는 포인트로부터 그려지는 수직선(5)까지 연장된다. 제1 고리모양의 세그먼트는 반지름(7)에 의하여 주어지는 반지름을 갖는다. 제2 고리모양의 세그먼트(8)의 특성 반지름은 반지름(12)이고, 이는 코어 중앙으로부터 포인트(3)로 지시되는 바와 같은 세그먼트(8)의 바닥의 중간지점까지 연장된다. 제2 고리모양의 반지름에 대한 이러한 규칙은 모든 모델화된 경우에 사용된다. 대칭적인 프로파일에 대한, 편리한 프로파일 측정값은 수직선(5) 사이에 도시되는 폭(10)이다. 선(5)은 최대값의 1/2인 % 델타 굴절률 포인트에 의존한다. 제2 고리모양의 폭에 대한 이러한 규칙은 모든 모델화된 경우에 사용된다.

교차 반지름은 도 1에서 길이(14)로 도시된다. 프로파일 체적은 % 델타-㎛²의 단위를 가지며, 내부 프로파일 체적은 교차 반지름 안쪽이다. 교차 반지름 외부의 프로파일 체적은 외부 프로파일 체적이다. 내부 체적에 대한 외부체적의 비는 주어진 파장에서 상대적인 전력 분포의 정도이고, 이처럼 특정한 굴절률 프로파일 변화의 영향 정도이다.

본 발명에 따라 형성되는 실제 프로파일은 도 2에 도시된다. 여기에서 중앙 세그먼트는 만입부(16) 및 α 프로파일 부분(18)으로 이루어진다. 중앙 세그먼트 굴절률 프로파일(18)에 대한 α는 필연적으로 1의 값을 갖는다. 다른 분산 전환된 도파관 디자인과 비교하면, 이러한 중앙 세그먼트의 협소함은 요구되는 도파관 매개변수, 특히 증가된 유효면적을 달성하는데 필수적인 것으로 믿어진다. 제1 고리모양의 세그먼트(20)의 굴절률이 이러한 예에서는 약 0.1 이상인 점이 주목된다. 0.1과 같거나 그 이상인 △₁%는 드로잉(drawing) 과정동안 중앙 세그먼트와 제1 고리모양의 세그먼트 사이의 유리 점도 불일치를 감소시켜 드로우로 유도된 결함을 감소시킴으로써 감쇠를 향상시킨다. 또한, 이러한 더 높은 상대 굴절률은 굽힘 내성을 향상시킨 것으로 보인다.

제2 고리모양의 세그먼트(22)의 위치, 피크 값, 및 형상은 전파되는 광신호 를 제한하도록 제공하여 신규한 도파관의 기준에 맞는 밴드 성능을 유지시킨다. 신규한 도파관의 주목할 만한 성질은 표 1의 모델화된 결과로 주어진다.

도파관 매개변수	구체예 1	구체예 2
1530㎚ 총분산(ps/㎚-㎞)	>1	>0.08
1565㎚ 총분산(ps/㎚-㎞)	<5.5	<6.5
모드 장 지름(㎛)	9∼10	9∼10
차단(케이블)(㎚)	<1360	<1470
핀 배열 굽힘(dB)	<16	<16
가로 하중 굽힘(dB/m)	<0.8	<0.8
Att.@ 1550㎚(dB/㎞)	<0.22	<0.22

표 2는 표 1의 도파관 특성을 제공하는 굴절률 구조를 보여준다.

프로파일 매개변수	구체예 1	구체예 2
△₀%(최대값)	1.11∼1.35	1.01∼1.35
△₁%(최소값)	0.03∼0.14	0.03∼0.21
△₂%(최대값)	0.12∼0.50	0.12∼0.61
r₀(㎛)	2.06∼2.45	2.06∼2.80
r₂(㎛)	4.55∼6.29	4.55∼8.94
w₂(㎛)	0.7∼2.0	0.01∼2.0
내부 체적(% ㎛²)	2.28∼3.00	2.28∼3.26
외부 체적(% ㎛²)	3.70∼8.12	3.70∼13.75
외부/내부의 비	1.5∼2.9	1.5∼4.3

더 큰 범위의 분산뿐만 아니라 더 높은 차단 파장이 허용될 수 있는 경우에는 구체예 2의 더 넓은 범위를 사용할 수 있다. 몇몇 경우에서는, 분산에 관한 구체예 1의 우수한 성질이 요구된다. 상기 표는 프로파일 구조에 대한 도파관 성질의 민감도를 나타낸다.

단계 굴절률(step index) 및 사다리꼴 굴절률(trapezoidal index)을 포함하는, 다른 프로파일 형상이 표 1에 설명된 매개변수를 제공하도록 다양한 결합으로 3개의 세그먼트 내에서 사용될 수 있다는 점은 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이해될 수 있다.

비록, 본 발명의 특정한 구체예가 개시되고 기술됨에도 불구하고, 본 발명은 하기 청구항에 의하여만 한정된다.

Claims

상대 굴절률 △₀% 및 반지름 r₀을 갖는 제1 환형 중앙 세그먼트, 상대 굴절률 △₁% 및 반지름 r₁을 가지면서 상기 중앙 세그먼트를 둘러싸고 접촉하는 제1 고리모양의 세그먼트, 및 상대 굴절률 △₂%, 반지름 r₂및 폭 w₂를 가지면서 상기 제1 고리모양의 세그먼트를 둘러싸고 접촉하는 제2 고리모양의 세그먼트로 이루어지고, 각각의 세그먼트는 굴절률 프로파일을 갖는 코어 글래스; 및

굴절률 프로파일 및 최소 굴절률 n_c을 갖는 클래드 글래스 층, 여기에서 n_c는 각각의 코어 세그먼트의 상대 굴절률에 대한 기준 굴절률임;

을 포함하고, 상기에서 중앙 세그먼트의 굴절률 프로파일은 α가 0.7∼2의 범위를 갖는 α 프로파일이고, 제1 고리모양 세그먼트의 굴절률 프로파일은 대체적으로 평평하고, 제2 고리모양의 굴절률 프로파일은 둥근 계단형이며, 그리고 △₀%>△₂%>△₁%이고,

상기 △₀%가 1.01∼1.35%의 범위 내이며, △₁%가 0.03∼0.21%의 범위 내이고, 그리고 △₂%가 0.12∼0.61%의 범위 내에 있도록 하며,

각각의 △ 및 반지름의 값은 내부 프로파일 체적이 2.28∼3.26%㎛²의 범위 내이고, 외부 프로파일 체적이 3.70∼13.75%㎛²의 범위 내이며, 그리고 내부 체적에 대한 외부 체적의 비가 1.5∼4.3의 범위 내에 있으며,

1530∼1565㎚ 범위의 파장 범위에 걸친 총 분산은 양의 값을 가지면서 6.5(ps/㎚-㎞)보다 크지 않고, 유효 면적은 60㎛²보다 작지 않으며, 그리고 모드 장(mode field) 지름은 9∼10㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 단일 모드 광도파관 섬유.
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제1항에 있어서, r₀은 2.06∼2.80㎛의 범위 내이고, r₁은 4.55∼8.94㎛의 범위 내이며, 그리고 w₂는 0.01∼2.0㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 단일 모드 광도파관 섬유.
제1항에 있어서, 상기 환형의 중앙 세그먼트는 상기 환형 세그먼트의 중앙에서 굴절률 만입부를 가지고 있고, 상기 굴절률 만입부는 대략적으로 뒤집어진 원뿔형의 형태를 가지고 있으며, 상기 만입부가 약 0.5∼0.7% 범위의 최소 상대 굴절률을 가지고 있고, 상기 뒤집혀진 원뿔형 바닥의 반지름이 약 0.7㎛보다 크지 않는 것을 특징으로 하는 단일 모드 광도파관 섬유.
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제1항에 있어서, 도파관 섬유 상에서 측정된 케이블 차단 파장이 1470㎚ 이하이고, 1550㎚에서의 감쇠가 0.22 dB/㎞ 이하이고, 핀 배열 굽힘 시험 하에서의 유도된 손실이 16dB 이하이며, 그리고 가로하중 굽힘 시험 하에서의 유도된 손실이 0.8dB/m 이하 인 것을 특징으로 하는 단일 모드 광도파관 섬유.
제1항 또는 제4항에 있어서,

중앙 세그먼트의 굴절률 프로파일은 α가 약 1인 α 프로파일이고,

△₀%는 1.11∼1.35%의 범위 내이고, △₁%는 0.03∼0.14%의 범위 내이며, 그리고 △₂%는 0.12∼0.50%이고, 그리고

r₀은 2.06∼2.45㎛의 범위 내이고, r₁은 4.55∼6.29㎛의 범위 내이며, 그리고 w₂는 0.7∼2.0㎛의 범위 내이고, 그리고

내부 프로파일 체적이 2.28∼3.00%㎛²의 범위 내이고, 외부 프로파일 체적이 3.70∼8.12%㎛²의 범위이며, 그리고 내부 체적에 대한 외부 체적의 비가 1.5∼2.9의 범위 내인 것을 특징으로 하는 단일 모드 광도파관 섬유.
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