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KR100818400B1 - 분산 보상 광섬유 - Google Patents

분산 보상 광섬유 Download PDF

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KR100818400B1
KR100818400B1 KR1020027012634A KR20027012634A KR100818400B1 KR 100818400 B1 KR100818400 B1 KR 100818400B1 KR 1020027012634 A KR1020027012634 A KR 1020027012634A KR 20027012634 A KR20027012634 A KR 20027012634A KR 100818400 B1 KR100818400 B1 KR 100818400B1
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Abstract

굴절률 △c의 클래딩 층에 의해 둘러싸인 코어를 포함하는 분산 보상 광섬유가 개시된다. 코어는 적어도 세개의 래디얼하게 인접한 영역, △1을 구비하는 중심 코어 영역, 굴절률 △2를 구비하는 모우트 영역 및 굴절률 △3을 구비하는 각 링 영역을 포함하며, 여기서 △1 > △3 > △c > △2 이다. 섬유는 1525 에서 1565nm파장범위 이상에서 -1.0ps/nm2 /km이하의 분산 기울기를 보이며, -30ps/nm2 /km이하인 1525nm에서 분산을 보이며, 카파값은 35이상의 분산 기울기 및 바람직하게는 40에서 100사이의 분산 기울기를 분산값으로 나눔으로써 얻어진다.
Figure R1020027012634
광섬유, 굴절률, 클래딩, 코어, 세그먼트

Description

분산 보상 광섬유{DISPERSION COMPENSATING OPTICAL FIBER}
본 발명은 파장 분할 다중(WDM) 시스템에 사용되기에 적합한 분산 보상 광섬유에 관한 것이다. 보다 상세하게는, C-밴드와 L-밴드 작동창(operation windows)에 사용되기에 적합한 분산 보상 광섬유에 관한 것이다.
보다 저렴하게 폭 넓은 대역(bandwidth)을 수행하도록 통신 시스템 전문가는 고 채널 계수 밀집 파장 분할 다중(DWDM) 시스템, 장거리 전송시스템 및 고 전송률 시스템에 관심을 증가시키고 있다. 이러한 관심의 증가는 시스템 전문가가 전체 채널 플랜을 통괄하여 분산을 정확하게 보상하기 위해, 시스템 성능에 중요한 색채 분산을 운용하게 한다. 전형적으로, 분산을 보상하기 위한 실행가능한 광밴드(broadband) 기술은 분산 보상 섬유(DCF) 모듈이었다. DWDM 전개가 16, 32, 40 또는 보다 많은 채널로 증가함에 따라, 광밴드 분산 보상 적(broadband dispersion compensation products)이 요구된다.
현대에 사용되는 통신 시스템은 효율적이고 믿을 수 있는 에르븀 섬유 증폭기를 사용할 수 있도록 1550nm 부근의 파장에서 신호를 전송하도록 고안된 단일 모드 광섬유를 포함한다.
코닝사에 의해 제조된 LEAF 광섬유와 같은 섬유는 포지티브 난제로 분산 전위 섬유(positive nonzero dispersion shifted fiber:+NZDSF)이며, 종래의 단일 모드 섬유에 비해 경제적 이익과 본질적 저 분산 때문에 다양한 새로운 시스템 전개용 광섬유로 사용되고 있다.
고 비트 율(〉40 Gbs), 초 장거리 시스템(〉1000km) 및 광 네트워킹에 대한 관심이 계속적으로 증가함에 따라, 난 제로 분산 전위 섬유(NZ-DSF)에 데이타를 전송하는 네트워크상에서 DCFs를 사용하는 것은 필수 불가결하게 될 것이다. 단일 모드 섬유용으로 전개된 DCFs의 초기 버젼은 NZ-DSFs과 결합하여 사용되었을 때, 단지 하나의 파장에서 효과적으로 분산을 보상한다. 그러나, 고 비트 율, 보다 긴 거리, 보다 넓은 대역은 분산 기울기(dispersion slope)가 보다 정확하게 보상되는 것을 요구한다. 결론적으로, DCF는 DCF의 분산 및 분산 기울기가 보상되도록 요구된 전송 섬유의 분산 및 분산 기울기와 합치되도록 분산특성을 가지는 것이 바람직하다. 주어진 파장에서 분산과 분산 기울기의 비는 카파(κ)로 정의된다. 카파는 주어진 전송섬유에 대한 파장의 함수로서 변화한다. 따라서, DCF의 카파값이 하나의 파장 이상에서 전송섬유의 카파값에 합치되는 초 광밴드 네트워크에 이동했을 때 동일하게 중요하다.
다른 분산 보상 섬유, 특히 1550nm 부근의 넓은 파장 밴드를 초월하는 다른 포지티브 분산 광섬유 및 난제로 분산 전위 섬유의 분산을 보상하는 능력을 구비한 섬유를 개발하는 것이 바람직하다.
본 발명은 35이상의 카파값과 1550nm파장에서 네가티브 분산 및 분산 기울기를 보이는 섬유에 선택되는 코어 굴절률 프로파일을 포함하는 분산 기울기 보상 광섬유에 관한 것이다.
DC섬유의 카파값은 다음과 같이 정의된다.
κ= (DDC)/(DSlopeDC)
여기서, DDC 및 DSlopeDC는 각각 DC 섬유의 크로매틱 분산 및 분산 기울기이며, 분산 값은 1550nm에서 측정되었고, 분산 기울기는 1530nm에서 1560nm 파장범위 이상에서 측정되었다.
섬유의 네가티브 분산 기울기는 -1.0 ps/nm2 /km 이하이고, 파장범위는 1530에서 1560nm이상이다. 하나의 바람직한 실시예로, 1530에서 1560nm 파장범위 이상에서, 분산 기울기는 -1.5 에서 -3.0ps/nm2 /km 사이이며, 다른 바람직한 실시예로는 분산 기울기는 -1.8 에서 -2.5ps/nm2 /km 사이이다.
또한 본 발명에 따른 섬유는 1550nm파장 즉 -30ps/nm2 /km이하에서 네가티브 분산을 보인다. 본 발명에 따른 바람직한 섬유는 -50ps/nm2 /km이하, 보다 바람직하게는 -70ps/nm2 /km이하, 가장 바람직하게는 -100ps/nm2 /km이하의 1550nm파장에서 분산을 보인다.
본 발명에 따른 바람직한 섬유는 약 40에서 100 또는 그 이상 사이의 1550nm파장에서 카파값을 보이는 것이 가능하다. 따라서, 바람직한 카파값은 보상되어야 할 긴 운반 섬유(long haul fiber)에 의존하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 하나의 바람직한 실시예는 1550nm 파장에서 약 40에서 60 사이의 카파값을 보이는 본 발명에 따라 제조된 섬유에 관계된다. 상기 바람직한 실시예는 LEAF 광섬유를 이용하는 광 통신 시스템에 의해 C-밴드(즉, 1530에서 1565)에 발생된 분산을 보상하는 데 특히 유용하다.
또한, 상기 개시된 섬유는 L-밴드(1565 - 1625nm)에 사용된다. 삽입손실(insertion losses)은 특히, L-밴드 즉, 킬로미터 당 1dB이하에 사용되기에 적합한 본 발명에 따른 섬유를 제조하기에 적합하도록 달성될 수 있음을 알 수 있다. L-밴드와 양립가능한 섬유는 1590nm에서 50이상의 카파값, 보다 바람직하게는 70이상의 카파값을 보인다. 하나의 바람직한 실시예로서, 상기 섬유는 1590nm파장에서 약 80 - 100 사이의 카파값을 보인다. 특히 상기 바람직한 실시예는 LEAF 광섬유를 이용하는 광 통신 시스템에 의해 L-밴드내에 발생된 분산을 보상하기에 아주 유용하다.
따라서, C 및 L 밴드의 전체 바람직한 보상범위는 -40에서 -150 사이, 보다 바람직하게는 -40에서 -90 사이이다.
상술된 특징의 모든 것은 상대 굴절률 Δ1을 구비하는 중심 세그먼트, 상대 굴절률 Δ2 을 구비하는 중심 코어 세그먼트를 둘러싸는 제2 환형 세그먼트, 상대 굴절률 Δ3을 구비하는 상기 제2 세그먼트를 둘러싸는 제3 환형 세그먼트 및 상대 굴절률 Δc을 구비하는 클래딩 층을 포함하는 굴절률 프로파일을 구비하는 섬유를 사용함으로써 달성될 수 있다.
여기서 Δ1 > Δ3 > Δ2이다.
Figure 112007080296758-pct00016
Δ=
바람직하게, 굴절률 프로파일은 제1 코어 세그먼트의 굴절률에 대한 제2코어 세그먼트의 굴절률의 비 (Δ2/Δ1)는 -0.4이상이 되도록 선택된다. 보다 바람직하게는 제1 세그먼트에 대한 제2 세그먼트의 굴절률의 비 (Δ2/Δ1)가 -0.37이상이 되도록 선택된다. 또한 Δ1 > Δ3 > Δc > Δ2인 것이 바람직하다.
만약, 섬유의 네가티브 분산 기울기가 -0.08ps/nm2 /km이하가 되도록 제조된다면, 섬유는 큰 효과적인 영역(50이상, 보다 바람직하게는 60이상, 가장 바람직하게는 65이상) 난 제로 분산 전위 섬유에 대한 분산을 보상하는 특별한 용도를 가질것이다. 코닝사의 LEAF 섬유와 같은 섬유는 1530 - 1565nm 파장범위를 넘는 제로 분산 파장 및 70 제곱 미크론 이상의 효과적인 영역을 구비하는 광섬유이다. LEAF섬유의 큰 효과적인 영역은 고 파워 조절능력(higher power handling capability), 노이즈에 대한 고 광신호 비(higher optical signal to noise ratio), 보다 긴 증폭 공간, 최대 밀집 파장 분할 다중(DWDM) 채널 플랜 유동율을 제공한다. 큰 효과적인 영역을 이용하는 것은 비선형적 효과를 균일하게 감소하는 능력을 제공한다. 아마, 비선형적 효과는 오늘날의 다중 채널 DWDM 시스템에서 가장 큰 성능제한이다. 개시된 분산 보상 섬유는 NZDSF 섬유, 특히 코닝사의 LEAF 섬유의 분산을 보상하는 능력에 있어 예외적이다. LEAF 광섬유는 72제곱 미크론의 효과적인 영역과 1530 - 1565nm파장범위 이상의 2 - 6ps/nm2 /km의 전체 분산을 개시한다.
이하에서 논의되는 상세한 설명에 의해 본 발명의 추가적 특징은 개시된다. 특히, 당업자는 본 발명은 상세한 설명을 통해 쉽게 이해할 수 있으며, 상세한 설명, 청구범위 및 첨부도면에 개시된 발명을 수행함으로써 인식할 수 있다.
본 발명의 일반적 서술 및 상세한 설명은 본발명의 단순한 일실시예로 이해해야 하며, 청구된 본 발명의 특징을 이해하도록 하는 프레임을 제공하기 위해 의도된 것 뿐이다. 첨부도면은 본 발명을 폭넓게 이해하도록 제공된 것이며, 본 명세서의 구성하는 일부분이다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 도시하고 있으며, 본 발명의 원리와 작용을 설명하기 위해 제공된 상세한 설명과 더불어 첨부된다.
도 1 내지 4는 본 발명에 따라 제조된 광섬유의 굴절률 프로파일을 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따라 제조된 C 및 L 밴드 섬유에 대한 파장함수로서 삽입손실을 도시한 도면이며,
도 6은 본 발명에 따라 제조된 C 및 L 밴드 분산 보상 섬유가 코닝사 LEAF 광섬유와 결합하여 사용되었을 때, 파장함수로서 단위 길위당 잔류 분산을 도시한 도면이며,
도 7은 본 발명에 따라 제조된 광섬유의 굴절률 프로파일을 도시한 도면이 다.
이하, 첨부도면에 그 예가 도시되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조한다. 가능한 한, 전체 도면에서 동일 또는 유사한 부품에는 동일한 참조번호가 사용되었다. 본 발명에 따른 섬유의 굴절률 프로파일의 예시적 실시예가 도 1에 도시되어 있다.
굴절률 프로파일(10)은 피크(음의 Δ2)를 가진 제 1 다운 도프 외호 영역(14)에 의해 둘러싸인 피크(Δ1)를 가진 중앙의 업 도프 영역(12)을 포함하되, 상기 외호는 환형 링과 피크(Δ3)를 가진 제 2 업 도프 영역(16)에 의해 둘러싸이며, 이들은 모두 클래딩 영역(18)에 의해 둘러싸인다. 바람직하게, 영역(12)(16)은 게르마니아 도프 SiO2로 형성되며, 본 명세서에 개시된 섬유를 구현하기 위해 동일한 굴절률 프로파일을 얻을 수 있다면 다른 형태의 굴절률 증대 도판트도 채용될 수 있다. 이와 유사하게, 영역(14)는 플루오린 도프 SiO2로 형성되며, 플루오린 이외에 다른 굴절률 저감 도판트가 채용될 수 있다. 바람직하게, 클래딩 영역(18)은 실리카로 형성된다. 그러나, 반경에 대한 Δ관계가 유지되는 한, 클래딩 영역(13)도 굴절률 증대 또는 저감 도판트를 채용할 수 있다.
도 1에 도시된 분산 기울기 보상 광섬유의 일실시예에서, Δ1의 범위는 1.0 내지 2.5 퍼센트이며, 약 1 내지 3 미크론의 외측반경(r1)을 포함하고(도 1에서, r1은 프로파일이 x축과 교차하는 지점으로 도시됨), Δ2는 약 -0.3퍼센트 이하이며, 더 바람직하게는 -0.4퍼센트 이하이고, 약 3.5 내지 8 미크론의 범위를 가진 외측반경(r2)을 가지며, Δ3는 약 0.2 내지 1.2 퍼센트이며, 약 5 내지 12 미크론의 중심반경(r3)을 포함하고(세그먼트의 중심으로 도시됨), 여기서, 외측반경은 광섬유의 중심선으로부터 세그먼트의 외측 영역, 즉, 굴절률 세그먼트의 외측 영역이 x축과 교차하는 지점(이는 클래딩 물질(18)의 굴절률과 동일함)까지 측정된 거리를 의미한다. 한편, 중심반경은 코어 세그먼트의 중심으로 측정된다.
더 바람직하게, 세그먼트(12)의 Δ1는 1.2 내지 2.2 퍼센트이며, 약 1 내지 2 미크론의 외측반경(r1)을 갖고, 세그먼트(14)의 Δ2는 약 -0.5 내지 -0.1 퍼센트이며, 약 4 내지 7 미크론의 외측반경(r2)을 갖는다.
제 3 환형 세그먼트(16)는 세그먼트(12)(14)보다 반경 대 Δ가 더 많이 변할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 바람직한 특성을 나타내는 섬유를 얻기 위하여, 더 높고 더 좁은 환형 링 세그먼트(16)는 더 짧고 더 넓은 환형 링 세그먼트(16)로 대체될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 실시예에서, 제 3 환형 세그먼트(16)는 a) 약 0.5 내지 1.0 퍼센트의 Δ3, 5 내지 12 미크론의 중심반경, 및 약 0.5 내지 2.5 미크론의 반고폭, 및 b) 약 0.1 내지 0.5 퍼센트의 Δ3, 6 내지 12 미크론의 중심반경, 및 약 1.5 내지 3 미크론의 반고폭로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
가장 바람직하게, 세그먼트(12)의 Δ1는 1.0 내지 2.5 퍼센트이며, 약 1 내 지 3 미크론의 외측반경(r1)을 갖고, 세그먼트(14)의 Δ2는 약 -0.5 퍼센트 이하이며, 약 3.5 내지 8 미크론의 외측반경(r2)을 갖고, 세그먼트(16)의 Δ3는 약 0.2 내지 1.0 퍼센트이며, 약 5 내지 12 미크론의 중심반경(r3)을 갖는다.
본 발명에 따라 제조된 섬유는 C 또는 L대역보다 높은 섬유 컷오프 파장을 나타낼 수 있다(즉, 1650㎚ 이상). 따라서, 실리카 클래딩으로 도포된 경우, 여기에 개시된 섬유는 1550㎚에서 단일모드보다는 소수로 모드된다. 역으로, 종래의 분산 보상 섬유는 해당 전송 윈도우에서 단지 하나의 모드만을 지원하도록 설계되었다. 케이블 공정이 컷오프 파장을 저감시키기 때문에, 높은 섬유 컷오프 파장으로 소수 모드되도록 설계된 장거리 섬유는 흔히 케이블에서 단지 하나의 모드만을 지원하게 된다. 이들 섬유가 케이블에서 단지 하나의 모드만을 지원하는 주된 이유는 케이블 공정이 고차 모드로부터 에너지를 소산시키는데 도움이 되는 랜덤 스트레스 포인트를 섬유에 유도하기 때문이다. 그러나, 분산 보상 섬유 모듈의 경우에 있어서, 케이블 공정이 없기 때문에, 일반적으로, 섬유가 제조된 후 컷오프 파장이 저감될 것이라고 기대할 수 없다. 따라서, 섬유가 1550㎚ 작동파장에서 2개(또는 3모드)의 섬유 형태를 지원한다면, 동일한 섬유는 동일한 수의 모드를 모듈 형태에서도 지원할 것으로 예상할 수 있다. 그러나, 여기에 개시된 섬유는 분산 보상 모듈에만 필수적으로 채용되어야 하는 것은 아니며, (통상적으로 박스에 채용된 봉입 모듈보다는)분산 보상 섬유 케이블에 채용될 수 있다.
그러나, DC 섬유가 하나 이상의 모드를 지원한다면, 소정 길이(예를 들어, 100m 이상, 더 바람직하게 500m 이상)의 직선 섬유에서 고차 모드가 전파될 때 생성되는 누화는 30㏈ 또는 그 이하이다. 따라서, 시스템 성능에 대해 하나 이상의 모드를 지원하는 분산 보상 섬유의 영향을 최소화하는 것이 가능하다. 또한, 직경이 약 3 내지 5인치인 허브에 권취되도록 모듈내의 분산 보상 섬유를 배치함으로써, 추가적인 응력을 유도하고, 고차 모드의 휨은 모델 노이즈를 더 저감시키게 된다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 개시된 분산 보상 광섬유는 이러한 분산 보상 모듈내에 배치되며, 상기 섬유는 허브에 권취된다. 바람직하게, 상기 허브는 원통형이며, 약 12인치 이하, 더 바람직하게는 약 10인치 이하, 가장 바람직하게는 약 6인치 이하의 직경을 갖고, 그 내부에 배치된 섬유의 길이는 100m 이상, 더 바람직하게 500m 이상이다.
따라서, 섬유가 더 높은 섬유 컷오프 파장을 갖도록 설계함으로써 분산 보상 섬유의 휨 민감성을 저감시킬 수 있다. 또한, 임의의 다른 광특성을 악화시키지 않고 섬유 컷오프 파장을 증대시키기 위해 섬유 구조가 변경될 수 있다.
하기된 예시적 실시예를 참조하여 본 발명을 설명한다.
실시예 1에서, 도 1에 도시된 굴절률 프로파일을 가진 섬유는 피크(Δ)가 1.85퍼센트이고 외측반경(r1)이 1.6미크론인 중심 코어영역(12), 피크(Δ)가 약 -0.65이고 외측반경(r2)이 5.4미크론인(및, 평균 외호 피크는 약 -0.55인) 외호영역(14), 및 (코어 세그먼트의 중심까지 측정된)링 중심반경이 약 7.8 미크론이고 반고폭이 약 1 미크론이며 피크가 약 0.56인 링을 갖도록 제조된다. 굴절률 상승 영역(12)(16)은 게르마니아 도핑으로 형성되며, 저굴절률 영역(14)은 플루오린 도핑으로 형성된다. 외측 클래드 영역(18)은 순수 실리카이며, 완성된 섬유의 외경은 125 미크론이다. 완성된 섬유는 1550에서 약 -107 ps/nm/km의 분산, 약 -1.18의 분산 기울기, 및 약 90의 κ값을 나타낸다. 이 섬유의 유효면적은 약 16 평방 미크론이며, 섬유 컷오프 파장은 장비의 검출한계인 1650 이상이다. 실제로, 개시된 모든 섬유에 있어서, 섬유 컷오프 파장은 너무 높아서 현재의 장비로는 측정할 수 없다.
본 발명에 따른 추가적 실시예가 표 1, 표 2 및 표 3에 개시되어 있다. 각 실시예에서 반경에 대한 Δ의 관계가 하기된 표 1에 개시되어 있으며, Δ1 및 Δ2세그먼트의 반경은 외측반경이고, Δ3의 반경은 중심반경이다. 또한, Δ3에 대한 반고폭이 개시되어 있다. 모든 반경 및 반고폭의 단위는 미크론이다. 또한, 1550㎚에서 측정된 분산, 1530 내지 1560의 파장범위에서의 분산 기울기, 전술한 바와 같은 카파(κ) 및 섬유 컷오프 파장을 포함하는 분산특성이 개시되어 있다. 실시예 2 및 실시예 3은 양자 모두 환형 링 세그먼트(16)가 삼각형 환형 링이라는 점에서 도 1과 매우 유사하다. 반면에, 실시예 4, 6, 7은 형태가 라운드이거나 가우스형인 환형 링 세그먼트(16)를 채용한 점에서 도 2에 도시된 실시예와 유사하다.
표 1과 표 2에 개시된 섬유는 본 발명에 따른 특히 바람직한 굴절률 프로파일의 범위에 속하며, Δ1의 범위는 1.5 내지 2.2 퍼센트이며, 약 1 내지 3 미크론의 외측반경(r1)을 포함하고(프로파일이 x축과 교차하는 지점으로 도시됨), Δ2는 약 -0.4퍼센트 이하이고, 약 4.5 내지 7.5 미크론의 범위를 가진 외측반경(r2)을 가지며, Δ3는 약 0.2 내지 1.2 퍼센트이며, 약 5 내지 12 미크론의 중심반경(r3)을 포함하고(세그먼트의 중심으로 도시됨), 여기서, 외측반경은 광섬유의 중심선으로부터 세그먼트의 외측 영역, 즉, 굴절률 세그먼트의 외측 영역이 x축과 교차하는 지점(이는 클래딩 물질(18)의 굴절률과 동일함)까지 측정된 거리를 의미한다. 한편, 중심반경은 코어 세그먼트의 중심으로 측정된다.
Δ1 외측반경(r1)(㎛) Δ2 외측반경 (r2)(㎛) Δ3 중심반경 (r3)(㎛) 반고폭 (㎛) D1550 D기울기 κ 섬유 컷오프
실시예 2 1.86 1.6 -0.66 5.4 0.56 7.8 2 -104 -1.15 91 〉1650
실시예 3 2.02 1.7 -0.68 5 0.88 7 1 -183 -1.93 95 〉1650
실시예 4 2.1 1.7 -0.6 5 0.48 10.1 1.9 -75 -1 75 〉1650
실시예 5 1.7 1.4 -0.45 6.6 0.2 8.8 4.3 -163 -3.38 49 〉1650
실시예 6 2.06 1.79 -0.6 5.14 4.82 10.1 2 -141 -2.11 66 〉1650
매우 높은 음분산 기울기를 가진 DCF를 얻기 위하여 도파관 분산의 역할이 더 커짐에 따라, DCF는 휨에 더 민감하게 된다. 섬유의 휨 민감도를 저감시키는 하나의 방법은 섬유의 유효면적을 줄이는 것이다. 그러나, 이는 증대된 비선형 효과로 인해 시스템 성능에 악영향을 줄 수 있다. 따라서, 광대역 WDM 시스템을 위한 큰 음의 분산 기울기를 가진 DCF를 적절하게 설계하기 위해서는 섬유의 유효면적을 가능한 크게 유지하면서 섬유의 휨 민감도를 주의깊게 최적화하여야 한다.
표 1의 모든 실시예의 유효면적은 15 내지 17㎛2이며, 감쇠는 1㏈/㎞ 이하이다. 표 1에 개시된 모든 결과는 직경이 125 미크론인 섬유에 대한 것이다. 이러한 최종 특성은 광섬유 직경을 더 크게 또는 더 작게 함으로써 어느 정도 변화될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 개시된 프로파일을 120 미크론의 직경에 적용하면, 1550에서 분산은 -232ps/nm/km이고, 분산 기울기는 -2.52 ps/nm2/km이며, κ는 약 92로 유지된다.
하기된 표 2에 개시된 섬유는 LEAF 섬유를 채용하는 광통신 시스템에서 생성되는 분산을 보상하기 위해 L대역용 섬유로서 특히 우수하다. 이 섬유와 관련하여 1590㎚에서의 특성이 표 2에 개시되어 있다. 1550에서, 실시예 7의 섬유는 약 92인 κ, -84ps/nm/km인 분산, -9 ps/nm2/km인 분산 기울기를 나타낸다.
Δ1 외측반경 (r1) (㎛) Δ2 외측 반경 (r2) (㎛) Δ3 중심 반경 (r3) (㎛) 반고폭 (㎛) D1550 D기울기 κ 섬유 컷오프 MFD1559
실시예 7 1.88 1.64 -0.65 5.25 0.32 7.63 1.61 -84 -0.9 92 0.55 4.75
따라서, C대역과 L대역 모두에서 LEAF 섬유에 대한 광대역 분산 보상이 가능하도록 최적화된 일실시예에서, 제 1 섬유(예를 들어, 실시예 5)는 C대역에서 분산을 보상하도록 채용될 수 있고, 제 2 섬유(예를 들어, 실시예 7)는 L대역에서 분산을 보상하도록 채용될 수 있다. 따라서, 이들 2개의 섬유는 C대역(예를 들어, 1530 내지 1565㎚)과 L대역(예를 들어, 1565 내지 1625㎚) 전송 윈도우 모두에서 분산을 보상하기 위하여 단일의 분산 보상 모듈내에 함께 채용될 수 있다. 합체된 이들 2개의 섬유는 LEAF 광섬유를 채용한 광통신 시스템의 분산을 매우 우수하게 보상할 수 있다. 통상적으로, 이러한 광통신 시스템은, 예를 들어, 적어도 신호 송신기와 신호 수신기, 및 송신되는 신호내에서 생성되는 분산을 보상하기 위해 통신 경로상 에 구비되는 1개 또는 그 이상의 분산 보상 모듈로 구성된다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 이들 2개의 섬유의 절대 삽입손실의 그래프를 도시한 도면으로서, 제 1 섬유(30)(실시예 5)는 1550에서 48인 κ를 갖고, 제 2 섬유(32)(실시예 7)는 1590에서 92인 κ를 갖는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 실시예 5의 더 낮은 κ는 C대역에서 코닝사의 LEAF 광섬유의 분산 및 분산 기울기를 보상하는데 있어서 매우 적당하며, C대역에서 상대적으로 평평한 삽입손실이 나타난다. 이와 유사하게, 실시예 7의 더 높은 κ는 L대역에서 LEAF의 분산 및 분산 기울기를 보상하는데 있어서 매우 적당하다. 섬유의 대역 엣지는 1615㎚에서 시작된다. 표 1과 표 2에서 실시예 5와 실시예 7에 대해 개시된 단위 길이당 섬유 손실과 도 8에 도시된 모듈에 대한 삽입손실에 기초하여, 대부분의 모듈 손실이 스플라이스때문인 것을 알 수 있다.
도 6에서, C대역에서 C대역 섬유(30)(κ=49)를 사용하고 L대역에서 L대역 섬유(32)(κ=92)를 사용하여, 잔류분산을 파장의 함수로 나타내었다. 도시된 바와 같이, C대역과 L대역이 합성된 대역에서 잔류분산은 ±0.25ps/nm-km 이하이다.
분산 기울기 보상의 진정한 영향력은 엣지 채널이 분산제한된 시스템에서 실현될 수 있다. 개략적으로, 초광대역(대역폭이 40㎚ 이상)인 장거리(최고 600km) 시스템 또는 초장거리(1000km 이상)인 광대역(32㎚) 시스템에서 엣지 채널은 분산이 제한되는 것으로 간주된다. 그러나, 어느 경우에서든 시스템이 효율적으로 작동되도록 하기 위하여 필요한 부품의 수가 매우 많고 시스템이 복잡하기 때문에, 엣지 채널이 진정으로 분산 제한되었는지의 여부를 알기는 어렵다. 따라서, 이와 같 이 매우 큰 음분산 기울기를 보상하는 섬유의 진정한 영향력을 평가하기는 곤란하다. 그러나, C대역에서 32채널로 실시한 재순환 루프(125km 루프) 테스트에서, 6차례의 순환후, 모든 채널이 8.5㏈보다 큰 Q를 갖는 것으로 밝혀졌다.
도 4는 다른 실시예에 비해 상대적으로 넓은 환형 세그먼트(16)를 가진 본 발명의 변형예를 도시한 도면이다. 실시예 8, 실시예 9 및 실시예 10은 도 4와 유사한 프로파일을 갖고, 표 3에 개시된 변수를 갖는다. 표 3에 개시된 섬유는 본 발명에 따른 특히 바람직한 굴절률 프로파일 범위에 속하며, Δ1의 범위는 1.0 내지 2.0 퍼센트이며, 약 1 내지 3 미크론의 외측반경(r1)을 포함하고(프로파일이 x축과 교차하는 지점으로 도시됨), Δ2는 약 -0.3퍼센트 이하이고, 약 4.0 내지 7.0 미크론의 범위를 가진 외측반경(r2)을 가지며, Δ3는 약 0.2 내지 0.8 퍼센트이며, 약 7 내지 12 미크론의 중심반경(r3)과 약 5 내지 10 미크론의 반고폭을 포함한다(세그먼트의 중심으로 도시됨). 상기 프로파일은 1550㎚에서 낮은 카파, 예를 들어, 약 45 내지 65를 얻는데 특히 우수하다.
Δ1 외측반경(r1)(㎛) Δ2 외측반경 (r2)(㎛) Δ3 중심반경 (r3)(㎛) 반고폭 (㎛) D1550 D기울기 κ
실시예 8 1.5 2.2 -0.35 5.2 0.3 10 8.5 -90 -1.45 62
실시예 9 1.5 2.2 -0.50 5.0 0.25 9.0 5.5 -128 -2.31 55
실시예 10 1.7 2.1 -0.60 4.5 0.25 9.5 8.0 -165 -3.3 50
Δ1 외측반경(r1)(㎛) Δ2 외측반경 (r2)(㎛) Δ3 중심반경 (r3)(㎛) 반고폭 (㎛) D1550 D기울기 κ
실시예 11 1.8 1.8 -0.69 5.0 0.7 7.5 0.9 -120 -1.6 75
도 7은 본 발명에 따른 기울기 보상 광섬유의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 이 실시예는 다운 도프 외호 영역(114)의 외경(r2)으로부터 업 도프 링 영역(116)의 이격을 가장 잘 설명한다. 이 섬유 실시예에서, 표 4에서 실시예 11로 개시된 바와 같이, 도 7에 도시된 섬유 프로파일(110)은 1550㎚에서 약 -30 내지 -200 ps/nm/km의 분산, -1.1ps/nm2/km의 분산 기울기, 및 40 내지 95의 카파를 제공한다. 이는 상대적으로 큰 음의 기울기와 상대적으로 큰 음의 분산을 나타냄으로써 기울기와 분산을 모두 보상할 수 있는 섬유를 제공한다. 더 바람직하게, 본 발명에 따른 분산 기울기 보상 광섬유는 1550㎚에서 -90 내지 -150 ps/nm/km의 분산, -1.5ps/nm2/km 이하의 분산 기울기, 및 40 내지 95의 카파를 제공한다. 전술한 분산 기울기 보상 광섬유는 바람직하게, Δ1과 외측반경(r1)을 가진 중심 세그먼트(112)와 Δ2와 외측반경(r2)을 가진 제 2 환형 외호 세그먼트(114)를 가진 도 7에 도시된 바와 같은 굴절률 프로파일(110)을 포함하되, 바람직하게, r1은 2.0 미크론 이하이고, r2는 4.0 내지 7.0 미크론이며, r1을 r2로 나누어 구한 코어 외호비는 0.38 이하, 더 바람직하게는 0.34이하이다.
상기 프로파일(110)의 바람직한 실시예는 약 1.6 내지 2.0퍼센트의 Δ1을 갖는다. 중심 코어 영역(112)의 외측반경(r1)은 약 1.5 내지 2.0 미크론에 위치된다. 중심 영역(112)을 둘러싸며 접촉하고 있는 환형 외호 영역(114)은 바람직하게는 약 -0.6퍼센트 이하의 Δ2와 약 4.5 내지 6 미크론의 외측반경(r2)을 갖는다. 이격된 링 영역(116)은 약 0.4 내지 0.8 퍼센트의 Δ3와 약 6 내지 10 미크론의 중심반경(r3)을 갖는다. 바람직하게, 영역(116)의 피크는 r3이 r2로부터 1.0 미크론 이상, 더 바라직하게는 2 미크론 이상 이격되도록 위치된다.
C 및 L 대역에서 분산 또는 분산 기울기를 보상하는데 있어서 특히 유효한 본 발명에 따른 분산 보상 광섬유는 도 7에 도시된 바와 같이 1525 내지 1565㎚ 파장에서 -1.5ps/nm2/km 이하의 분산 기울기, 1550㎚에서 -75ps/nm/km 이하의 분산, 및 분산을 분산 기울기로 나누어 얻은 40 내지 90의 카파를 갖도록 선택된 굴절률 프로파일을 갖는다. 상기 섬유의 굴절률 프로파일은 Δ1을 가진 중심 세그먼트, Δ2를 갖고 상기 중심 세그먼트를 둘러싸는 제 2 환형 세그먼트, Δ3를 갖고 상기 제 2 환형 세그먼트를 둘러싸는 제 3 환형 세그먼트, 및 ΔC를 갖는 클래딩 층을 포함하되, 여기서, Δ1〉Δ3〉ΔC〉Δ2이다.
다른 실시예에 따르면, 분산 보상 섬유는 1525 내지 1565㎚ 파장에서 -0.8ps/nm2/km 이하의 분산 기울기, 1550㎚에서 -100ps/nm/km 이하의 분산, 및 분산을 분산 기울기로 나누어 얻은 40 내지 90의 카파를 갖도록 선택된 굴절률 프로파일을 포함한다. 상기 실시예의 섬유의 굴절률 프로파일은 Δ1과 외측반경(r1)을 가진 중심 세그먼트, Δ2와 외측반경(r2)을 갖고 상기 중심 세그먼트를 둘러싸는 제 2 환형 세그먼트, Δ3를 갖고 상기 제 2 세그먼트를 둘러싸는 제 3 환형 세그먼트, 및 ΔC를 갖는 클래딩 층을 포함하되, 여기서, Δ1〉Δ3〉ΔC〉Δ 2이며, 코어 외호비(r1/r2)는 0.4 이하이다.
본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 속하는 본 발명에 대한 변형 및 변경을 포함한다.

Claims (29)

1525 nm에서 1565 nm의 파장 범위에서 -1.0 ps/nm2/km보다 작은 광섬유에서의 분산 기울기를 야기하도록 선택되고, 상대 굴절률 Δ1을 가지는 중심 세그먼트, 상대 굴절률 Δ2를 가지는 상기 중심 세그먼트를 둘러싸는 제2 환형 세그먼트, 상대 굴절률 Δ3을 가지는 상기 제2 환형 세그먼트를 둘러싸는 제3 환형 세그먼트 및 상대 굴절률 Δc를 포함하는 클래드층(여기서, Δ1＞Δ3＞Δc＞Δ2)을 포함하는 코어 굴절률 프로파일;
-30 ps/nm/km보다 작은 1550 nm에서의 분산; 및
상기 분산을 상기 분산 기울기로 나눔으로써 얻어진 35보다 큰 카파(kappa)값을 포함하며,
상기 Δ1은 1.0에서 2.5 퍼센트 사이로서 약 1 ㎛ 내지 3 ㎛ 사이의 외부 반경 r1을 포함하고, 상기 Δ2는 약 -0.4 퍼센트보다 작으며 약 3.5 ㎛ 내지 8 ㎛ 사이의 외부 반경 r2을 포함하고, 상기 Δ3은 약 0.2 내지 1.0 퍼센트 사이로서 약 5 ㎛ 내지 12 ㎛ 사이의 중심 반경 r3을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, 상기 분산 기울기는 -1.5 ps/nm2/㎞보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, 상기 분산 기울기는 -1.5 ps/nm2/㎞보다 작으며, 1550 nm에서의 분산은 -70 ps/nm/㎞보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제3 항에 있어서, 상기 카파값은 40에서 100 사이인 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, 상기 카파값은 약 50 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, 상기 카파값은 40에서 60 사이인 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, 상기 분산 기울기는 -2.0 ps/nm2/㎞보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
삭제
제1 항에 있어서, Δ2/Δ1 은 -0.4보다 더 큰 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, Δ2/Δ1 은 -0.37보다 더 큰 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
삭제
제9 항에 있어서, Δ1은 1.2 에서 2.2 퍼센트 사이로서 약 1 ㎛ 내지 2 ㎛ 사이의 외부 반경 r1 을 포함하고, Δ2는 약 -0.5 에서 -1.0 퍼센트 사이로서 약 4 ㎛ 내지 7 ㎛ 사이의 외부 반경 r2 을 가지는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제11 항에 있어서, 제3 환형 세그먼트는
a) 약 0.5 에서 1.0 사이의 Δ3, 5 ㎛ 내지 12 ㎛ 의 중심 반경, 및 약 0.5 ㎛ 에서 2.5 ㎛ 사이의 절반-높이에 대한 폭, 과
b) 약 0.1 에서 0.5 사이의 Δ3, 6 ㎛ 내지 12 ㎛ 의 중심 반경, 및 약 1.5 ㎛ 에서 3 ㎛ 사이의 절반-높이에 대한 폭
으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제12 항에 있어서, 제3 환형 세그먼트는
a) 약 0.5 에서 1.0 사이의 Δ3, 5 ㎛ 내지 12 ㎛ 의 중심 반경, 및 약 0.5 ㎛ 에서 2.5 ㎛ 사이의 절반-높이에 대한 폭, 과
b) 약 0.1 에서 0.5 사이의 Δ3, 6 ㎛ 내지 12 ㎛ 의 중심 반경, 및 약 1.5 ㎛ 에서 3 ㎛ 사이의 절반-높이에 대한 폭
으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, 상기 광섬유는 약 1600 nm 보다 더 큰 섬유 컷오프 파장을 나타내는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제15 항에 있어서, 상기 광섬유는 약 1650 nm 보다 더 큰 섬유 컷오프 파장을 나타내는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 따른 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
제1 항에 따른 적어도 두개의 광섬유를 포함하는 분산 보상 모듈에 있어서, 제1의 상기 섬유는 1590 nm에서 약 40에서 60 사이의 카파값을 가지며, 제2의 상기 섬유는 1590 nm에서 약 80 에서 100 사이의 카파값을 가지는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
제18 항에 있어서, 상기 제1의 섬유는 1550 nm에서 -75보다 작은 분산을 포함하며, 상기 제2의 섬유는 1590 nm에서 -75보다 작은 분산을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
제19 항에 있어서, 상기 두개의 섬유는 각각, Δ1을 가지는 중심 세그먼트, Δ2을 가지는 상기 중심 세그먼트를 둘러싸는 제2 환형 세그먼트, Δ3을 가지는 상기 제2 세그먼트를 둘러싸는 제3 환형 세그먼트, 및 Δc을 포함하는 클래딩 층 (여기서, Δ1 〉Δ3 〉Δc 〉Δ2)을 가지는 굴절률 프로파일을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 모듈.
제1 항에 있어서,
(a) 1550 nm에서 -200보다 더 큰 분산;
(b) 40에서 100 사이의 카파값; 및
(c) 외부 반경 r1을 가지는 중심 세그먼트, 외부 반경 r2를 가지는 제2 환형 세그먼트, 및 r1을 r2로 나눔으로써 취해진 0.4보다 작은 코어 대 호(moat)의 비율
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서,
(a) 1550 nm에서 -90 내지 -150 사이의 분산;
(b) -1.5 ps/nm2/㎞보다 작은 분산 기울기; 및
(c) 40에서 100 사이의 카파값
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, 중심 세그먼트는 외부 반경 r1을 가지고, 제2 환형 세그먼트는 외부 반경 r2를 가지며, 여기서 r1은 2.0 ㎛보다 작고, r2는 4.0 ㎛와 7.0 ㎛ 사이이며, r1을 r2로 나눔으로써 취해진 코어 대 호의 비율은 0.4보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제23 항에 있어서, 코어 대 호의 비율은 0.36보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제23 항에 있어서, 코어 대 호의 비율은 0.34보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, 중심 세그먼트는 외부 반경 r1을 가지고, 제2 환형 세그먼트는 외부 반경 r2를 가지며, r1을 r2로 나눔으로써 취해진 코어 대 호의 비율은 0.36보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, 약 1.6 퍼센트 내지 2.0 퍼센트 사이의 Δ1 및 -0.6보다 작은 Δ2를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제1 항에 있어서, Δ1는 1.6 퍼센트 내지 2.0 퍼센트 사이로서 약 1.5 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 사이의 외부 반경 r1을 포함하며, Δ2는 약 -0.6 퍼센트보다 작고 약 4.5 ㎛ 내지 6 ㎛ 사이의 외부 반경 r2을 포함하며, Δ3는 약 0.4 퍼센트 내지 0.8 퍼센트 사이로서 약 6 ㎛ 내지 10 ㎛ 사이의 중심 반경 r3를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제28 항에 있어서, r3는 1.0 ㎛보다 더 크게 r2로부터 멀어져 있는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
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