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KR20060006957A - 넓은 유효영역과 높은 ｓｂｓ 임계값을 가지는 광섬유 - Google Patents

넓은 유효영역과 높은 ｓｂｓ 임계값을 가지는 광섬유 Download PDF

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KR20060006957A
KR20060006957A KR1020057020855A KR20057020855A KR20060006957A KR 20060006957 A KR20060006957 A KR 20060006957A KR 1020057020855 A KR1020057020855 A KR 1020057020855A KR 20057020855 A KR20057020855 A KR 20057020855A KR 20060006957 A KR20060006957 A KR 20060006957A
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KR
South Korea
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max
optical fiber
refractive index
core
value
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Application number
KR1020057020855A
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English (en)
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스캇 알 빅햄
디파크빈 큐 쇼우드허리
마디슨 아이 하워드
시바 쿠마
다이핑 마
스니그드하라즈 케이 미슈라
에이. 보 러핀
세르게이 와이 텐
Original Assignee
코닝 인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

본 발명은 광섬유에 관한 것으로서, 소정의 길이와; 소정의 굴절률 프로파일(refractive index profile)과 중심선을 가지고, 최대 상대 굴절률(relative index profile) △1 MAX을 가지는 중심영역과, 상기 중심영역을 직접 이웃하여 둘러싸며 최소 상대 굴절률 △2 MIN을 가지는 중간영역과, 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸며 최대 상대 굴절률 △3 MAX을 가지는 외곽영역을 포함하고, 상기에서 △1 MAX＞△2 MIN 및 △3 MAX＞△2 MIN인 관계를 가지는 코어; 및 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층(clad layer)을 포함하고, 1550nm에서 소정의 감쇄값(attenuation)을 가지며, 상기 코어의 상대 굴절률은 데시벨(dB) 단위의 절대 SBS 임계값이 약 9.3 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))](여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km])보다 큰 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 넓은 유효영역을 가지고 높은 유도 브릴루앙 산란 임계값을 얻을 수 있다.
광섬유, 코어, 클래드, 굴절률

Description

넓은 유효영역과 높은 ＳＢＳ 임계값을 가지는 광섬유{LARGE EFFECTIVE AREA HIGH SBS THRESHOLD OPTICAL FIBER}
본 발명은 높은 유도 브릴루앙 산란(Stimulated Brillouin Scattering, SBS) 임계값을 가지는 광섬유에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 넓은 유효영역을 가지고 높은 유도 브릴루앙 산란 임계값을 가지는 광섬유에 관한 것이다.
유도 브릴루앙 산란(SBS)은 많은 광전송시스템에서의 지배적인 비선형 페널티(penalty)의 일종이다. 많은 시스템에서, 높은 신호 대 노이즈 비율(signal to noise ratio, SNR)을 유지하면서 광섬유에 많은 전력이 입사되는 것이 바람직하다. 그러나, 광섬유에 입사되는 입사신호의 입사전력 또는 신호전력이 증가할수록 상기 입사전력이 소정의 임계값을 넘을 수 있으며, 이에 따라 상기 신호전력의 일부가 SBS로 인해 반사신호로서 반사되게 된다. 따라서, 많은 양의 신호전력이 SBS로 인해 반사되어 송신기로 되돌아갈 수 있다. 또한, 상기 산란 과정은 상기 신호의 파장에서의 노이즈 레벨을 증가시킨다. 신호전력의 감소와 노이즈의 증가의 양자 조합으로 인해 SNR 값이 낮아지고, 이는 성능저하로 이어진다.
유한한 온도에서, 크리스탈(crystal) 내부에서의 음자(phonon)와 유사하게 열적 여기(thermal exitation) 현상이 글라스의 내부에서 일어나며, 낮은 강도의 신호광을 가지는 이러한 진동 모드의 상호작용으로 인해 자연히 브릴루앙 산란이 발생하게 된다. 이러한 강한 입사광과 자연발생적인 반사광의 충돌은 압력과 음파(acoustic wave)를 발생시킴으로 인해, 강한 광학계(optical field)는 전기왜곡(electrostriction)을 통해 압력파 또는 음파(sound wave)를 생성한다. 압력의 변화는 물질의 밀도를 변화시키고, 이는 굴절률(refractive index)의 변동으로 이어진다. 결과적으로, 광파의 강한 전기장적 요소는 압력파 또는 음파를 발생시켜 밀도의 변동을 야기시킨다. 상기 음파(acoustic wave)는 굴절률을 변화시키며 브래그 회절(Bragg diffraction)을 통해 반사된 광의 진폭을 증가시킨다. 광섬유의 SBS 임계값을 초과하는 활성화된 광자의 수가 매우 많음으로 인해 전송되는 광전력(optical power)을 제한하는 강한 반사계가 형성되며, 이에 따라 SNR이 감소하게 된다.
개시된 발명은 활성화된 브릴루앙 산란을 위해 높은 임계값을 가지는 광도파로용 광섬유에 관한 것이다. 상기 광섬유는 넓은 광유효영역을 가지는 것이 바람직하다. 상기 광섬유는 적어도 하나의 광학모드와, L01 음파모드와 L02 음파모드를 포함하는 복수의 음파모드를 가이드한다. 상기 광섬유는 굴절률 프로파일과 중심선을 가지는 코어와, 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 광섬유에 있어서, 소정의 길이와; 소정의 굴절률 프로파일(refractive index profile)과 중심선을 가지고, 최대 상대 굴절률(relative index profile) △1 MAX을 가지는 중심영역과, 상기 중심영역을 직접 이웃하여 둘러싸며 최소 상대 굴절률 △2 MIN을 가지는 중간영역과, 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸며 최대 상대 굴절률 △3 MAX을 가지는 외곽영역을 포함하고, 상기에서 △1 MAX＞△2 MIN 및 △3 MAX＞△2 MIN인 관계를 가지는 코어; 및 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층(clad layer)을 포함하고, 1550nm에서 소정의 감쇄값(attenuation)을 가지며, 상기 코어의 상대 굴절률은 데시벨(dB) 단위의 절대 SBS 임계값이 약 9.3 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))](여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km])보다 큰 것을 특징으로 하는 광섬유가 개시된다. 여기서, 상기 코어의 굴절률은 1550nm에서 80㎛2보다 큰 광유효영역(optical effective area)을 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 코어의 굴절률은 1400nm 이하의 파장에서 0의 분산값(dispersion)을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 코어의 굴절률은 1550nm의 파장에서 15ps/nm-km보다 큰 분산값을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 코어의 굴절률은 1550nm의 파장에서 0.07ps/nm2-km보다 작은 분산구배(dispersion slope)를 가지는 것이 바람직하다. 또한, △1 MAX＞0.4%인 것이 바람직하다. 또한, △1 MAX＞0, △3 MAX＞0, 및 △2 MIN＞0인 것이 바람직하다. 또한, 상기 클래드층에 대한 상기 코어 전체의 상대 굴절률은 0보다 큰 것이 바람직하다.
상기 실시예의 하위 실시예에서는, △1 MAX이 △3 MAX보다 크다. 그리고 다른 하위 실시예에서는, △1 MAX은 실질적으로 △3 MAX과 같다. 또한, 다른 하위 실시예에서, △1MAX은 △3 MAX보다 작다. 다른 바람직한 실시예에서는, △1 MAX-△2 MIN＞0.25[%]이다. 그리고, 바람직하게는 △2 MIN＜0.4[%]이다. 다른 바람직한 실시예에서는, △2 MIN은 0.1[%]과 0.4[%] 사이의 값을 가진다.
바람직하게는 △3 MAX-△2 MIN＞0.10[%]이다.
또한, 개시된 발명은, 송신기, 수신기 및 상기 송신기와 상기 수신기를 광학적으로 연결하는 광전송라인을 포함하는 광전송시스템에 있어서, 상기 광전송라인은 소정의 제2 광섬유에 광학적으로 연결된 제1항의 광섬유를 포함하고, 상기 제2 광섬유는 1550nm에서의 분산값이 -70과 -150[ps/nm-km] 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 광전송시스템을 포함한다.
또한, 개시된 발명은 광섬유에 있어서, 소정의 길이와; 소정의 굴절률 프로파일과 중심선을 가지고, 0.4[%]보다 큰 값의 최대 상대 굴절률 △MAX을 가지는 코어; 및 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함하고, 1550nm에서 소정의 감쇄값(attenuation)을 가지며, 상기 코어의 굴절률은 데시벨(dB) 단위의 절대 SBS 임계값이 약 9.8 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))](여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km])보다 큰 것을 특징으로 하는 광섬유를 포함한다.
여기서, △MAX은 0과 1[㎛] 사이의 반경구간 내에 존재하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 코어의 굴절률은 1550nm에서 80㎛2보다 큰 광유효영역(optical effective area)을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광섬유는 1380nm에서의 감쇄값이 1310nm에서의 감쇄값보다 0.3dB 이하로 더 큰 것이 바람직하다. 또한, 상기 클래드층에 대한 상기 코어 전체의 상대 굴절률은 0[%]보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 상기 코어 전체는 1보다 작은 값으로 알파(alpha) 프로파일을 가지는 상대 굴절률을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 코어는 중심영역과, 상기 중심영역을 직접 이웃하여 둘러싸는 중간영역 및 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸는 외곽영역을 포함하고, 상기 중심영역은 상기 △MAX을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 코어는, 최대 상대 굴절률(relative index profile) △1 MAX을 가지는 중심영역과, 상기 중심영역을 직접 이웃하여 둘러싸며 최소 상대 굴절률 △2 MIN을 가지는 중간영역, 및 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸며 최대 상대 굴절률 △3 MAX을 가지는 외곽영역을 포함하고, 상기에서 △1 MAX＞△2 MIN 및 △3 MAX＞△2 MIN인 관계를 가지는 것이 바람직하다. 이 때, △1 MAX＞0, △3 MAX＞0, 및 △2 MIN＞0인 것이 바람직하다. 그리고, △1 MAX은 △3 MAX보다 큰 것이 바람직하다. 또한, △1 MAX은 실질적으로 △3 MAX과 같은 것이 바람직하다. 또한, △1 MAX은 △3 MAX보다 작은 것이 바람직하다. 또한, △1 MAX-△2 MIN＞0.25[%]인 것이 바람직하다. 또한, △2 MIN＜0.4[%]인 것이 바람직하다. 그리고, △3 MAX-△2 MIN＞0.10[%]인 것이 바람직하다.
또한, 개시된 발명은 송신기, 수신기 및 상기 송신기와 상기 수신기를 광학적으로 연결하는 광전송라인을 포함하는 광전송시스템에 있어서, 상기 광전송라인은 소정의 제2 광섬유에 광학적으로 연결된 제17항의 광섬유를 포함하고, 상기 제2 광섬유는 1550nm에서의 분산값이 -70과 -150[ps/nm-km] 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 광전송시스템을 포함한다.
또한, 개시된 발명은 광섬유에 있어서, 소정의 굴절률 프로파일과 중심선을 가지는 코어; 및 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함하고, 1550nm에서 소정의 감쇄값(attenuation)을 가지며, 상기 코어의 굴절률은 데시벨(dB) 단위의 절대 SBS 임계값이 약 8.5 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))](여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km])보다 크고, 1380nm에서의 감쇄값이 1310nm에서의 감쇄값보다 0.3dB 이하로 더 큰 것을 특징으로 하는 광섬유를 포함한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광섬유에 대응하는 굴절률 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 광섬유에 대응하는 굴절률 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 2A 내지 도 2C는 도 2의 광섬유에 대응하는 다른 굴절률 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 각 광섬유에 있어서 반지름에 따른 굴절률의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유의 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 광섬유를 채용한 광통신시스템의 개략도를 나타낸다.
도 6 내지 도 11 및 도 11A 내지 도 11D는 본 발명의 제3실시예에 따른 광섬유에 대응하는 각각의 굴절률 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 12 내지 도 15 및 도 15A 내지 도 15F는 본 발명의 제4실시예에 따른 광섬유에 대응하는 각각의 굴절률 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 제5실시예에 다른 광섬유에 대응하는 굴절률 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 제6실시예에 다른 광섬유에 대응하는 굴절률 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 제7실시예에 다른 광섬유에 대응하는 굴절률 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 제8실시예에 다른 광섬유에 대응하는 굴절률 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 20은 SBS 임계값을 측정하기 위한 대표적인 측정시스템을 나타내는 개략도이다.
도 21은 역산란전력과 입력전력 간의 관계 및 이를 통해 대표적인 광섬유 SBS 임계값 측정에 대한 제1 및 제2 도함수를 나타내는 그래프,
도 22는 본 발명에 따른 광섬유를 채용한 광전송시스템을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명에서 구체적으로 설명되며, 다음의 상세한 설명은 당해 기술분야의 당업자가 청구항 및 첨부된 도면과 함께 설명된 바에 의해 명확하게 또는 이를 설명된 바에 따라 실험으로 실행함으로써 인식될 수 있을 것이다.
"굴절률 프로파일(refractive index profile)"은 굴절률 또는 상대 굴절률과 광도파로 섬유의 반지름 간의 관계를 말한다.
"상대 굴절률 퍼센트(relative refractive index percent)"는 △%=100×(ni 2-nc 2)/2ni 2을 말한다. 여기서, 특별한 언급이 없는 경우 ni: 영역i에서의 최대 굴절률, nc: 클래드층의 평균 굴절률을 나타낸다. 상기에서도 사용된 바와 같이, 상대 굴절률은 △로 표시되며, 특별한 언급이 없는 한 그 단위는 %이다. 소정 영역의 굴절률이 클래드층의 평균 굴절률보다 작은 경우에는, 굴절률 퍼센트는 음의 값을 가지고, 침하영역(depressed region) 또는 침하율(depressed index)을 가진다고 인용된다. 그리고, 이러한 영역은 특별한 언급이 없는 한 상대 굴절률이 가장 큰 음의 값을 가지는 지점에서 측정된다. 만약, 소정 영역의 굴절률이 클래드층의 평균 굴절률보다 큰 경우에는, 상대 굴절률 퍼센트는 양의 값을 가지며 해당 영역은 상승(raised)되었다고 하거나 양의 굴절률을 가진다고 한다. "업도우펀트(updopant)"는 도핑되지 않은 순수한 SiO2에 비해 굴절률을 증가시키는 성향을 가지는 도우펀트를 말한다. "다운도우펀트(downdopant)"는 도핑되지 않은 순수한 SiO2에 비해 굴절률을 감소시키는 성향을 가지는 도우펀트를 말한다. 업도우펀트는, 업도우펀트가 아닌 다른 하나 이상의 도우펀트가 부가되는 경우, 음의 상대 굴절률을 가지는 광섬유 영역에 존재한다. 이와 유사하게, 양의 상대 굴절률을 가지는 광섬유 영역에는 업도우펀트가 아닌 하나 이상의 다른 도우펀트가 존재한다.
다운도우펀트는, 다운도우펀트가 아닌 다른 하나 이상의 도우펀트가 부가되는 경우, 양의 상대 굴절률을 가지는 광섬유 영역에 존재한다. 이와 유사하게, 음의 상대 굴절률을 가지는 광섬유 영역에는 다운도우펀트가 아닌 하나 이상의 다른 도우펀트가 존재한다.
"색채분산(chromatic dispersion)"은 달리 언급된 바 없으면 단순히 "분산(dispersion)"으로 불리며, 광도파 섬유의 색채분산은 물질분산(material dispersion), 광도파분산(waveguide dispersion) 및 모드간 분산(inter-modal dispersion)의 합을 말한다. 단일 모드의 광도파 섬유의 경우 상기 모드간 분산은 0의 값을 갖는다. 0의 분산값을 가지는 파장은 상기 분산이 0의 값을 가질 때의 파장을 말한다. 분산구배(dispersin slope)는 파장에 대한 분산의 변화율을 말한다.
"유효영역(effective area)"은 다음과 같이 정의된다.
Aeff=2π(∫f2rdr)2/(∫f4rdr)
여기서, 적분범위는 0에서 ∞까지이고, f는 광도파로 내부에 전파되는 빛과 관련된 전기장의 수직성분을 말한다. 상기에서도 사용된 바와 같이, 유효영역(Aeff)은 달리 언급된 바가 없으면 1550nm의 파장에서의 광유효영역을 나타낸다.
"α-프로파일"은 상대 굴절률 프로파일을 말하고 △(r)로 표시되며 %의 단위를 가지며(여기서, r은 반지름), 다음의 관계식을 가진다.
△(r)=△(r)(1-[|r-r0|/(r1-r0)]α)
여기서, r0는 △(r)이 최대인 지점을 나타내고, r1은 △(r)%가 0인 지점을 나타낸다. r은 ri＜r＜rf의 범위 내에 존재하며, 여기서 ri는 α-프로파일의 시작점을 rf는 α-프로파일의 끝점을 나타내고, α는 실수인 지수이다.
모드영역지름(mode field diameter, MFD)은 피터맨Ⅱ방법을 사용하여 측정되며, 여기서 2w=MFD, w2=(2∫f2rdr/∫[df/dr]2)rdr)이며, 적분구간은 0에서 ∞이다.
광도파로 섬유의 내굴곡성(bend resistance)은 소정의 테스트 조건 하에서의 유도 감쇄(induced attenuation)에 의해 측정될 수 있다.
내굴곡성 테스트의 한 종류로는 측면 부하 마이크로벤드 테스트(lateral load microbend test)가 있다. 소위 "측면부하(lateral load)"테스트라고도 하며, 소정 길이의 광도파 섬유를 2개의 평면 판 사이에 위치한다. 2개의 판 중 하나에 #70의 와이어 메쉬를 가한다. 길이를 알고 있는 광도파 섬유를 2개의 판 사이에 끼워넣고 30N의 힘으로 각 판을 가압하여 기준감쇄(reference attenuation)를 측정한다. 다음으로, 70N의 힘을 가하여 증가된 감쇄량[dB/m]을 측정한다. 감쇄량의 증가 는 광도파로의 측면부하감쇄(lateral load attenuation)가 된다.
"핀어레이(pin array)" 굴곡테스트는 벤딩에 대한 광도파 섬유의 상대적 저항을 비교하기 위해 사용된다. 이 실험을 위해서는, 본질적으로 유도된 벤딩 손실이 없이 광도파 섬유에 대해 감쇄손실(attenuation loss)을 측정한다. 다음으로, 광도파 섬유를 상기 핀어레이 둘레로 엮은 후 다시 감쇄량을 측정한다. 벤딩에 의해 유도된 손실은 상기 측정된 2개의 감쇄량 간의 차에 해당한다. 상기 핀어레이는 한 방향으로 배열된 10개의 관 형상의 핀 세트로서 평면 상에 수직으로 고정되어 있다. 핀 중심 간 간격은 5mm이다. 핀 지름은 0.67mm이다. 테스트 중, 광도파 섬유가 핀 표면 부분에 합치하도록 충분한 장력을 가하여야 한다.
이론 광섬유 컷오프 파장(theoretical fiber cutoff wavelength), 즉 "이론 광섬유 컷오프" 또는 "이론 컷오프"는 주어진 모드에서 안내되는 광이 진행하지 못하는 최장의 파장을 말한다. 이에 대한 수학적 정의는 "Single Mode Fiber Optics", Jeunhomme, pp.39-44, Marcel Dekker, New York, 1990에 나타나 있으며, 여기에서 이론 광섬유 컷오프는, 모드 전파상수가 외곽의 클래드층에서의 평면파(plane wave)의 전파상수(propagation constant)와 같아지는 때의 파장으로 정의되어 있다. 이러한 이론적인 파장값은 광섬유가 무한히 길고, 완전한 직선을 이루며 직경의 편차가 없는 경우에 적합하다.
실효성있는 광섬유 컷오프는, 굴곡 및/또는 기계적 압력에 의해 유도되는 손실로 인해 이론적인 컷오프보다 더 낮다. 본 명세서에서, 컷오프는 LP11 및 LP02 모드 중에서 더 높은 값을 가리키는 것으로 한다. LP11 및 LP02는 스펙트럼 측정 단계에서는 명확히 구분되나 일반적인 측정 시에는 서로 구별되지 않는다. 즉, 측정 컷오프보다 더 긴 파장 모드에서는 아무런 전력이 관찰되지 않는다. 실제 광섬유 컷오프는 표준 2m의 광섬유 컷오프 테스트에 의해 측정된다. 상기 컷오프 테스트-FOTP-80(EIA-TIA-455-80)-는 "광섬유 컷오프 파장(fiber cutoff wavelength)", 다른 이름으로는 "2m 광섬유 컷오프(2m fiber cutoff)" 또는 "측정 컷오프(measured cutoff)"를 측정한다. FOTP-80 표준 테스트는 제어된 벤딩량을 이용하여 고차원 모드를 분석하는데 이용되거나, 광섬유의 스펙트럼 응답을 다중모드 광섬유의 스펙트럼 응답으로 표준화하는데 이용된다.
케이블 컷오프 파장(cabled cutoff wavelength), 즉 "케이블 컷오프(cabled cutoff)"는 케이블 환경에 있어서 고도의 벤딩 및 기계적 압력으로 인해 상기 측정된 광섬유 컷오프보다 훨씬 더 낮은 값을 갖는다. 실제 케이블 조건은 EIA-445 광섬유 광 테스트 절차(Fiber Optic Test Procedures)에 기재된 케이블 컷오프 테스트에 의해 추정될 수 있다. 상기 절차는 ELA-TIA 광섬유 광학 표준(Fiber Optics Standards), 즉 대개 FOTP's라고 알려진 Electronics Industry Alliance-Telecommunications Industry Association Fiber Optics Standards의 일 부분을 이룬다. 케이블 컷오프 측정은 EIA-455-170 Cable Cutoff Wavelength of Single-mode Fiber by Transmitted Power 간략히는 "FOTP-170"에 기술되어 있다.
카파(Kappa)는 소정의 파장에서 분산을 분산구배로 나눈 비율을 나타낸다. 별도의 다른 언급이 없는 경우, 카파는 1550nm의 파장에서 측정되는 값으로 한다.
또한, 별도의 언급이 없는 경우에는, 분산, 분산구배 등의 광학적 특성은 LP01 모드에 대한 값을 나타낸다.
광도파 섬유의 텔레커뮤니케이션 링크, 단순히는 링크는 광신호의 전송기, 광신호의 수신기 그리고 각 단부가 상기 전송기와 수신기에 연결되어 광신호가 양자 간에 전파되도록 하는 소정 길이의 하나 이상의 광도파 섬유로 이루어져 있다. 광도파 섬유의 길이는 짧은 길이의 복수이 광섬유가 서로 맞대어 이어져 직렬로 정렬된 것일 수도 있다. 링크는 광증폭기, 광감쇄기, 광절연체, 광스위치, 광필터 또는 다중화 또는 역다중화 장치를 더 포함할 수도 있다. 또한, 일련의 서로 연결된 링크 그룹을 하나의 텔레커뮤니케이션으로 볼 수도 있다.
본 명세서에서 광섬유의 전장(span)은 광섬유의 길이일 수도 있으며, 또는 광소자 간, 예를 들면 2개의 광증폭기 간 또는 다중화 소자와 광증폭기 간을 직렬적으로 연결하는 복수의 광섬유의 길이를 포함한다. 또한, 전장은 본 명세서에서 개시된 바와 같이 하나 이상의 광섬유 섹션(section)을 포함할 수도 있으며, 나아가 스팬의 단부에서의 잔류분산(residual dispersion) 등 시스템의 요구되는 성능 또는 파라미터를 달성하기 위해 취하는 경우와 같이 다른 광섬유의 하나 이상의 섹션을 더 포함할 수도 있다.
다양한 파장 대역(wavelength bands), 또는 작동파장구간(operating wavelength ranges), 또는 파장윈도우(wavelength window)는 다음과 같이 정의될 수 있다: "1310nm 대역"은 1260nm에서 1360nm까지; "E-band"는 1360에서 1460nm까지; "S-band"는 1460에서 1530nm까지; "C-band"는 1530에서 1565nm까지; "L-band"는 1565에서 1625nm까지; 그리고 "U-band"는 1625에서 1675nm까지.
광파가 음파모드(acoustic modes)가 존재하는 광도파로를 통해 전파되는 경우, 산란되는 빛의 주파수는 다음과 같은 상(phase) 및 웨이브-벡터 매칭 조건에 의해 결정된다.
Figure 112005063151072-PCT00001
여기서, E1 및 E2는 각각 진입 광파 및 반사 광파의 전기장을 나타내고, ω1과 ω2는 각각 주파수를, κ1과 κ2는 각각 광파벡터를, ρ는 물질의 밀도를, Ω는 음파의 주파수를, q는 음파의 파장벡터를 나타낸다.
그리고, 상 매칭 조건은 다음과 같다:
Figure 112005063151072-PCT00002
브릴루앙 주파수는 다음과 같다:
Figure 112005063151072-PCT00003
벌크 실리카(bulk silica)에 대한 브릴루앙 주파수는 약 11GHz이고, v는 음속을 나타낸다.
3차원의 브릴루앙 산란을 설명하는 전기장은 다음과 같다:
입사영역:
Figure 112005063151072-PCT00004
반사영역:
Figure 112005063151072-PCT00005
여기서, f(r)은 기초모드영역(fundamental mode field)에 대응하는 전기장의 직교성분이고, A1(z,t)는 전기장의 포락선(envelope)이다. "c.c."는 앞선 항의 복소수 공액(complex conjugate)을 나타낸다. 상기 물질의 밀도 변화는 다음과 같이 나타난다:
Figure 112005063151072-PCT00006
여기서, qn은 파(wave)의 갯수를, ρ0는 평균 물질 밀도를, Ωn은 음파모드(acoustic mode) L01에서의 음파의 주파수(acoustic frequency)를 나타내며, c.c.는 복소수 공액임을 나타낸다. 물질 밀도의 변화에 대해, 상기 합은 "n"회에 걸쳐 약하게 가이드되는 음파모드를, fn a(r)은 음파의 포락선 함수를, an은 "n" 모드에 대한 모드상수(modal coefficient)를 나타낸다. 물질 밀도는 다음과 같은 음파 관계식을 갖는다:
Figure 112005063151072-PCT00007
여기서, Γ'는 댐핑 파라미터를, γe는 전기왜곡 상수를, 그리고 υ는 음속을 나타낸다.
그리고, 음파 장(acoustic field)은 다음과 같이 나타난다.
Figure 112005063151072-PCT00008
여기서,
Figure 112005063151072-PCT00009
그리고,
Figure 112005063151072-PCT00010
여기서, fn a(r)은 음파모드 L0n의 직교성분을, k는 광섬유의 전기왜곡상수에 비례하는 값을, 그리고 ρa(r)은 음파모드의 총 직교성분을 나타낸다.
상기 음파 장에 기인하는 굴절률 변화는 상기 음파 장의 진폭에 대략 비례한다:
Figure 112005063151072-PCT00011
, 그리고 표준 교란 이론(standard perturbation theory)를 이용하면 전파상수의 변화는 다음과 같다.
Figure 112005063151072-PCT00012
이러한 프로세스에서 비선형의 효과적인 Kerr 상수는 다음과 같이 나타난다:
Figure 112005063151072-PCT00013
여기서, L0n모드의 음파-광 유효영역은 다음과 같이 정의된다:
Figure 112005063151072-PCT00014
상기 음파-광 유효영역의 값은 상기 광섬유의 브릴루앙 주파수에서 계산된다.
광유효영역은 다음과 같다:
Figure 112005063151072-PCT00015
이들 2개의 유효영역은 서로 같은 분자를 가진다. 그러나, 음파-광 유효영역의 분모는 음파 장과 광학 장 간의 중첩되는 값에 해당한다. 이러한 중첩되는 항이 분모에 있으므로 중첩 영역이 적을수록 보다 넓은 음파-광 유효영역을 얻을 수 있게 된다.
SBS 증폭지수(gain factor)는 로만 증폭(Roman amplification)의 경우와 유사한 관계식으로 정의된다:
Figure 112005063151072-PCT00016
여기서, k0는 광파 개수, γ2 e는 전기왜곡계수, ρ0는 밀도, n은 굴절률, Ω은 브릴루앙 주파수, Γ은 브릴루앙 선폭(linewidth)을 나타낸다. SBS 임계값은 상기 SBS 증폭지수와 선폭 Γ의 곱에 반비례하며, 따라서 상기 SBS 증폭지수와 선폭 Γ은 가능한 한 큰 값을 가져야 한다.
본 출원인들은 우수한 광학적 특성 및 넓은 음파-광 유효영역을 가지는 광도파로를 발명한 바 있다. 많은 수의 제조 광섬유의 측정을 통해 상기와 같은 음파-광 유효영역과 SBS 증폭지수 간의 관계가 증명되었다.
특정 파장에서 광학적으로 단일 모드인 광도파 섬유는 동일한 광 파장에서 다중 모드의 음파를 가질 수가 있다. 이는 브릴루앙 주파수에 대응하는 음파의 파장이 0.55마이크론의 크기를 가지는 바, 이 값은 전형적인 광도파 섬유의 치수에 비하면 지극히 작은 값이기 때문이다. 비교적 낮은 입사전력에서 자연발생하는 브릴루앙 산란의 경우, 입사되는 광학 장은 각각의 음파모드에 의해 브릴루앙 산란되 며, 브릴루앙 증폭 스펙트럼은 각각의 음파모드와 상호 작용하는 광학 장에 대응하는 최고점을 나타낸다. 비교적 높은 입사전력의 경우 상기 SBS 임계값이 초과되고 상기 음파모드 중 하나가 전형적으로 지배적인 위치를 점하게 된다. 동시에, 다른 음파모드는 이러한 모드 간 경쟁에서 생존하지 못하고 브릴루앙 산란을 개시하게 된다.
광학 모드 장과 음파 모드 장 간의 커플링이 증가할수록, 광신호의 전송 방향의 반대 방향으로 반사되는 광전력은 증가한다.
본 명세서에 개시된 바와 같이, 광 모드와 음파 모드 간의 커플링은 바람직하게는 본 명세서에 개시된 광섬유의 굴절률 프로파일을 경유하면 감소시킬 수 있다. 또한, 바람직하게는 광학 모드 장은 여전히 확장된 상태를 유지하면서 음파 모드 장은 더욱 좁혀지도록 함으로써 광학 모드 장과 음파 모드 장 간의 중첩을 감소시킬 수 있다.
본 명세서에 개시된 광섬유는 우세한 음파 모드 장(전형적으로 L01)의 모드 장을 광섬유의 중심선으로 당기는 경향이 있으며, 이로 인해 음파 및 광학 장 간의 커플링을 감소시킨다. 또한, 바람직하게는 본 명세서에 개시된 광섬유는 2차적으로 우세한 음파 모드 장(전형적으로 L02)의 모드 장을 광섬유의 중심선으로 당기는 경향이 있으며, 이로 인해 상기 2차적으로 우세한 음파 모드 장과 광학 장 간의 커플링을 감소시킬 수 있다.
일반적으로, 광섬유 내부의 음파 장은 광학 장에 비해 광섬유의 중심선에 더 가까이(전형적으로는 훨씬 더 가까이) 집중화된다. 따라서, 이러한 음파 장의 양태 는 광섬유 코어의 중심 부분으로부터 크게 영향을 받는다. 예를 들면, 광섬유의 중심 2마이크론 반경 영역에서의 밀도 변화, 결과적으로는 광섬유 코어의 굴절률 프로파일의 내부에서 크게 영향을 받는다.
실험 결과, 높은 SBS 임계값을 가지는 광섬유를 얻기 위해서는 광섬유의 최소 음파-광 영역이 가능한 한 넓어야 함을 알 수 있었다. 그러나, 또한 실험 결과 우세한 음파 모드(전형적으로 L01)의 음파-광 영역과 2차적으로 우세한 음파 모드(전형적으로 L02)의 음파-광 영역은 일반적으로 크기 면에서 가능한 한 서로 근접하여야 한다. 다른 특별한 이론에 의해 제한되는 경우가 아닌 한, 이러한 2 모드의 음파-광 영역의 값에서의 상대적 근접성은 상기 2개의 음파 모드 간의 광-음파 커플링을 분할할 수 있도록 해준다. 이에 따라, 크기가 매우 큰 하나의 음파-광 영역과 이와는 반대로 크기가 매우 작은 다른 음파-광 영역을 통해 달성할 수 없었던 시너지 효과를 발휘하며 전체적으로 커플링을 감소시킬 수 있다. 또한, 광학 영역은 2개 이상의 음파 영역에서도 커플링될 수 있으며, 이에 따라 반사되는 신호를 소실시키기 위한 추가적인 경로를 제공할 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 광섬유의 브릴루앙 주파수는 바람직하게는 10 내지 12GHz이다.
본 명세서에서 개시되는 광섬유는 코어와 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함한다. 상기 클래드층은 굴절률 프로파일 △CLAD(r)을 가진다. 바람직하게는, 클래드층을 통틀어 △CLAD(r)=0으로 한다. 상기 코어는 굴절률 프로파일 △ CORE(r)을 가진다. 코어의 최대 상대 굴절률 △MAX[%]는 반경 r△ MAX에서 나타난다. 바람직한 실시예에서, 코어는 복수의 코어 부분으로 이루어져 있으며, 각각은 △CORE1(r), △CORE2(r) 등과 같은 굴절률 프로파일을 갖는다. 각각의 코어 영역은 해당 영역에 대한 최대 상대 굴절률을 가질 수 있다. 즉, 지역적으로 최대인, 예를 들면 제1 코어영역에 대해서는 △1 MAX를, 제2 코어영역에 대해서는 △2 MAX를 가질 수 있다. 마찬가지로, 코어 영역은 최소의 상대 굴절률, 예를 들면 △2 MIN를 가질 수 있다. 최대 또는 최소의 상대 굴절률은 특정 반지름 영역, 예를 들면 r△1 MAX, r△2 MIN 등에서 일어날 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예에서 코어는 rCORE의 반지름을 가진다.
실험에 의하면, 광섬유 중심선에 또는 그 근처에서의 높은 도우펀트, 특히 광섬유 코어 중심 영역에서의 높은 도우펀트는 음파 모드를 크게 좁힌다는 것이 밝혀졌다.
바람직하게는, 코어는 게르마늄이 도핑된 실리카, 즉 게르마니아 도핑 실리카(germania doped silica)로 이루어진다. 코어의 도핑, 특히 코어의 중심 부분의 도핑은 유리하게는 클래드층에 비해 코어에서의 음속을 감소시키고, 이는 음파 장의 전체 내부 반사로 나타나게 된다. 게르마늄 외의 다른 도우펀트를 단독으로 또는 함께 코어 내부, 특히 중심선 또는 그 인근에 포함시킬 수 있으며, 이로 인해 원하는 굴절률 및 밀도를 얻을 수 있다. 높은 굴절률 값(즉 높은 레벨의 도우펀트)은 음파 모드 장을 중심선으로 가져가는 경향이 있으며, 또한 광유효영역을 감소시 키는 경향이 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 광섬유의 코어는 음의 값이 아닌 굴절률 프로파일을 가지며, 더욱 바람직하게는 양의 굴절률 프로파일을 가진다. 여기서, 상기 코어는 클래드층에 의해 직접 이웃하여 둘러싸여 있다.
바람직하게는, 본 명세서에 개시된 광섬유의 굴절률 프로파일은 중심선에서부터 반경 rCORE의 외곽까지 모두 음이 아닌 값을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 광섬유는 코어 부분에 굴절률을 감소시키는 도우펀트를 함유하지 않는다.
몇몇 바람직한 실시예에서, 코어의 상대 굴절률 △CORE(r)은 상부 경계 곡선과 하부 경계 곡선 사이에 위치한다. 예를 들면, 상부 경계 곡선(도 1 및 도 2의 U1 참조)은 적어도 2개의 점으로 정의되는 직선으로서, 반지름 0의 지점에서 △값이 0.6%인 제1 고점(upper point), 반지름 14.25㎛ 지점에서 △값이 0%인 제2 고점을 포함하며, 하부 경계 곡선(도 1 및 도 2의 L 참조)은 적어도 2개의 점으로 정의되는 직선으로서, 반지름 0의 지점에서 △값이 0.25%인 제1 저점(lower point), 반지름 6㎛ 지점에서 △값이 0%인 제2 저점을 포함한다.
코어는 중심선으로부터 약 반지름 1㎛에 이르기까지 연장되는 제1 부분(portion)을 갖는다.
바람직한 실시예에서, △1 MAX＞0.4%이고, 바람직하게는 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크며, 더욱 바람직하게는 80에서 120㎛2에 속하며, 더더욱 바람직하게는 80에서 110㎛2에 속한다. 다른 특별한 이론에 의해 제한되는 경우가 아닌 한 , 이러한 △1MAX의 값은 음파 모드를 광섬유의 중심선으로 국소화 내지 당기는 효과를 향상시키는 것으로 나타났다. 또한, 실험에 의하면 그러한 △1 MAX의 값은 광섬유의 마이크로 벤딩 손실을 감소시키는데 기여함이 밝혀졌다.
<제1 실시예>
표 1은 바람직한 제1 실시예인 예1(표 1에서 Ex 1)과 예2(표 1에서 Ex 2)를 설명하고 있다. 도 1은 상기 예1 및 예2의 굴절률 프로파일을 곡선 1 및 곡선 2로 각각 나타내고 있다.
Figure 112005063151072-PCT00017
Figure 112005063151072-PCT00018
예1,2에 설명된 바와 같은 광섬유는 1550nm에서 90㎛2보다 큰 광유효영역을 가지고, 제1 음파-광 유효영역을 가지는 제1 음파 모드 L01(AOEAL01)를 가진다. AOEAL01은 광섬유의 브릴루앙 주파수에서 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 상기 광섬유는 제2 음파-광 유효영역을 가지는 제2 음파 모드 L02(AOEAL02)를 가진다. AOEAL02은 광섬유의 브릴루앙 주파수에서 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 0.4＜AOEAL01/AOEAL02＜2.5 이다.
바람직한 실시예에서, 상기 예1,2와 같은 광섬유는: 1550nm에서의 분산은 15ps/nm-km보다 크며, 바람직하게는 15 내지 21ps/nm-km, 더욱 바람직하게는 15 내지 17ps/nm-km의 값을 가지고; 1550nm에서의 분산구배는 0.07ps/nm2-km보다 작으며, 바람직하게는 0.05 내지 0.07ps/nm2-km의 값을 가지며; 카파(kappa) 값은 230 내지 290의 값을; 분산값이 0이되는 파장은 1400nm보다 작고, 바람직하게는 1340nm보다 작으며, 더욱 바람직하게는 1310 내지 1340nm, 더더욱 바람직하게는 1320 내지 1340nm의 값을 가지며; 1550nm에서의 광유효영역은 90㎛2보다 크고, 바람직하게는 90 내지 100㎛2 사이의 값을 가지며; 1550nm에서의 광 모드 영역의 지름은 10㎛보다 크고, 바람직하게는 10 내지 11㎛의 값을 가지며; 1550nm에서의 핀 어레이 굴곡 손실은 20dB 이하, 바람직하게는 15dB 이하, 더욱 바람직하게는 10dB 이하이며; 1310nm에서의 분산값은 5ps/nm-km보다 작은 크기를 가지고, 바람직하게는 3ps/nm- km보다 작으며; 1310nm에서의 분산구배는 0.10ps/nm2-km보다 작다.
바람직하게는, 1550nm에서의 감쇄값은 0.2dB/km보다 작고, 바람직하게는 0.195dB/km보다 작으며, 더욱 바람직하게는 0.190dB/km보다 작으며, 더더욱 바람직하게는 0.188dB/km보다 작다. 바람직하게는, 상기 코어의 알파 프로파일은 α＜1, 더욱 바람직하게는 α가 0.5와 1 사이의 값을 갖는다.
<제2 실시예>
표 2A 및 2B는 바람직한 제2 실시예인 예3 내지 예7 및 예7A 내지 예7E를 설명하고 있다. 도 2는 상기 예3 내지 예7의 굴절률 프로파일을 곡선 3 내지 곡선 7로 각각 나타내고 있다. 도 2A, 도 2B 및 도 2C는 예7A, 예7B 내지 예7E의 굴절률 프로파일에 대한 곡선을 각각 나타내고 있다.
Figure 112005063151072-PCT00019
Figure 112005063151072-PCT00020
Figure 112005063151072-PCT00021
Figure 112005063151072-PCT00022
Figure 112005063151072-PCT00023
예3 내지 예7 그리고 예7A 내지 예7E에 설명된 바와 같은 광섬유는 1550nm에서 90㎛2보다 큰 광유효영역을 가지고, 제1 음파-광 유효영역을 가지는 제1 음파 모드 L01(AOEAL01)를 가진다. AOEAL01은 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 상기 광섬유는 제2 음파-광 유효영역을 가지는 제2 음파 모드 L02(AOEAL02)를 가진다. AOEAL02은 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 0.4＜AOEAL01/AOEAL02＜2.5 이다. 바람직하게는 0.5＜AOEAL01/AOEAL02＜2 이며, 더욱 바람직하게는 0.6＜AOEAL01/AOEAL02＜1.5 이다. 바람직하게는, △CORE(r)은 상부 경계 곡선(도 1 및 도 2의 U1 참조)과 하부 경계 곡선(도 1 및 도 2의 L 참조) 사이에 위치한다. 상부 경계 곡선은 적어도 2개의 점으로 정의되는 직선으로서, 반지름 0의 지점에서 △CORE값이 0.6%인 제1 고점(upper point), 반지름 14.25㎛ 지점에서 △CORE값이 0%인 제2 고점을 포함하며, 바람직하게는 반지름 0의 지점에서 △CORE값이 0.5%인 제1 고점(upper point), 반지름 11.25㎛ 지점에서 △CORE값이 0%인 제2 고점을 포함한다. 하부 경계 곡선은 적어도 2개의 점으로 정 의되는 직선으로서, 반지름 0의 지점에서 △CORE값이 0.25%인 제1 저점(lower point), 반지름 6㎛ 지점에서 △CORE값이 0%인 제2 저점을 포함한다. 바람직하게는, 상기 코어는 중심선으로부터 약 반지름 1㎛에 이르기까지 연장되는 제1 부분(portion)을 갖는다. 상기 제1 부분을 통틀어 상대 굴절률 △CORE1(r)은 0.25%보다 크며 0.5%보다 작다(그러나 상기 상부 경계보다 작다). 바람직한 실시예에서, 상기 제1 부분을 통틀어 상대 굴절률 △CORE1(r)은 0.3%보다 크며 0.5%보다 작다(그러나 상기 상부 경계보다 작다). 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제1 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제2 부분을 더 포함한다. 상기 제2 부분은 반지름 2.5㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE2(r)은 상기 제2 부분을 통틀어 0.20%와 0.45% 사이의 값을 가진다(그러나 상기 상부 경계보다 작다). 바람직한 실시예에서, r=1에서 r=1.5㎛에서의 상대 굴절률 △CORE2(r)은 0.3%보다 크며 0.45%보다 작다(그러나 상기 상부 경계보다 작다). 또한, 바람직한 실시예에서, r=1.5에서 r=2.5㎛에서의 상대 굴절률 △CORE2(r)은 0.2%보다 크며 0.35%보다 작다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제2 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제3 부분을 더 포함한다. 상기 제3 부분은 반지름 4.5㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE3(r)은 상기 제3 부분을 통틀어 0.15%와 0.35% 사이의 값을 가진다(그러나 상기 상부 경계보다 작다). 바람직한 실시예에서, △CORE3(r)은 0.20%보다 크며 0.30%보다 작다. 또한, 바람직한 실시예에서, 상기 제3 부분의 어떠한 반지름 간의 △CORE3(r) 차의 절대값은 0.1%보다 작다. 바람직한 실시예에서, r=2에서 r=4㎛에서의 평균 d△/dR은 절대값이 0.1%/㎛보다 작고, 더욱 바람직하게는 0.5%/nm보다 작다. 바람직한 실시예에서, r=2.5에서 r=3.5㎛에서의 평균 d△/dR은 절대값이 0.1%/㎛보다 작고, 더욱 바람직하게는 0.5%/nm보다 작다. 또한, 바람직하게는 (△MAX-△(3.5))＞0.1%이고, 더욱 바람직하게는 ＞0.15%이며, 더더욱 바람직하게는 ＞0.2%이다. 바람직한 실시예에서, (△MAX-△(3.5))는 0.1% 내지 0.3% 사이에 존재한다. 다른 바람직한 실시예에서, (△MAX-△(3.5))는 0.15% 내지 0.25% 사이에 존재한다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제3 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제4 부분을 더 포함한다. 상기 제4 부분은 반지름 6㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE4(r)은 상기 제4 부분을 통틀어 0.10%와 0.30% 사이, 더 바람직하게는 0.2%와 0.3% 사이의 값을 가진다(그러나 상기 상부 경계보다 작다). 바람직한 실시예에서, r=4.5에서 r=5까지의 △CORE4(r)은 0.15%보다 크며 0.30%보다 작다(그러나 상기 상부 경계보다 작다). 또한 바람직한 실시예에서, r=5에서 r=6까지의 △CORE4(r)은 0.15%보다 크며 0.30%보다 작고, 더 바람직하게는 0.2%보다 크며 0.30%보다 작다(그러나 상기 상부 경계보다 작다). 바람직하게는, 특히 더 넓은 광유효영역에 대해서는 △CORE(r=5.5)＞0.1%이고, 더욱 바람직하게는 ＞0.15%이고 더더욱 바람직하게는 ＞0.2%이다. 바람직하게는, 특히 더 넓은 광유효영역에 대해서는 △ CORE(r=6)＞0.0%이고, 더욱 바람직하게는 ＞0.05%이다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제4 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제5 부분을 더 포함한다. 상기 제5 부분은 반지름 9㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE5(r)은 0.0%와 0.2% 사이의 값을 가진다(그러나 상기 상부 경계보다 작다). 여기서, 상기 제5 부분은 적어도 부분적으로는 △CORE5(r)＞0%이다. 바람직한 실시예에서, 제5 부분에서의 △CORE5(r)은 0.0%보다 크며 0.15%보다 작다. 또한 바람직한 실시예에서, △(r=5.5㎛)＞0.1%이고, 바람직하게는 △(r=6㎛)＞0.0%이다. 바람직하게는, 코어의 최외곽 반지름 rCORE는 6㎛보다 크고, 바람직하게는 6㎛보다 크고 15㎛보다 작으며, 더욱 바람직하게는 6㎛보다 크고 12㎛보다 작다. 바람직한 실시예에서, rCORE는 6㎛ 내지 10㎛ 사이에 존재한다.
바람직한 실시예에서, 본 명세서에서 개시된 예3 내지 예7 및 예7A 내지 예7E와 같은 광섬유는: 1550nm에서의 분산은 15ps/nm-km보다 크며, 바람직하게는 15 내지 22ps/nm-km, 더욱 바람직하게는 16 내지 21ps/nm-km의 값을 가지고; 1550nm에서의 분산구배는 0.07ps/nm2-km보다 작으며, 바람직하게는 0.05 내지 0.07ps/nm2-km의 값을 가지며; 카파(kappa) 값은 270 내지 330의 값을; 분산값이 0이되는 파장은 1340nm보다 작고, 바람직하게는 1320nm보다 작으며, 더욱 바람직하게는 1220 내지 1320nm의 값을 가지며; 1550nm에서의 광유효영역은 90㎛2보다 크고, 바람직하게는 95㎛2보다 크며, 더욱 바람직하게는 90㎛2보다 크고 120㎛2보다 작으며; 1550nm에서 의 광 모드 영역의 지름은 10㎛보다 크고, 바람직하게는 10 내지 13㎛의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 10 내지 12.5㎛의 값을 가지며; 1550nm에서의 핀 어레이 굴곡 손실은 20dB 미만, 바람직하게는 15dB 미만, 더욱 바람직하게는 10dB 미만이며; 1310nm에서의 분산값은 5ps/nm-km보다 작은 크기를 가지고, 바람직하게는 3ps/nm-km보다 작으며; 1310nm에서의 분산구배는 0.10ps/nm2-km보다 작다. 바람직하게는, 1550nm에서의 감쇄값은 0.20dB/km보다 작고, 바람직하게는 0.19dB/km보다 작으며, 더욱 바람직하게는 0.187dB/km보다 작다.
도 3은 광섬유의 반지름에 대한 굴절류의 변화와, 예1 내지 예7의 광섬유에 대한 d△/dr을 나타내는 그래프이다.
바람직하게는, 상기 광섬유의 제1 부분에서의 상대 굴절률은, 감쇄 및 편광 모드 분산(polarization mode dispersion, PMD)에 악영향을 끼칠 수 있는 밀도 변화를 줄이기 위해 점진적으로 변화한다. 따라서, 상기 상대 굴절률 프로파일의 구배(d△/dr)는 바람직하게는 상기 제1 부분의 모든 반경에 대해 -0.20%/㎛보다 크고, 더욱 바람직하게는 상기 제1 부분(r=0에서 r=1)의 모든 반경에 대해 -0.15%/㎛보다 크다. 몇몇 실시예에서, △MAX와 △CORE(r=1) 간의 차이에 대한 절대 크기는 바람직하게는 0.2%보다 작고, 더욱 바람직하게는 0.15%보다 작으며, 더더욱 바람직하게는 0.1%보다 작다. 바람직하게는, 상기 광섬유의 제3 부분의 상대 굴절률은 비교적 평탄, 즉 비교적 일정한 값을 가지며, 이에 의해 벤딩을 향상시키고 분산값이 0인 파장이 약 1310nm의 파장으로부터 전이되는 것을 최소화할 수 있다. 바람직하게 는, r=2.5 내지 r=4.5의 모든 반지름에서의 △(r)의 차이의 절대크기는 0.1%보다 작다. 바람직하게는, r=2 내지 r=4㎛에서의 평균 d△/dr은 절대값이 0.1%/㎛보다 작다. 바람직하게는, r=2.5 내지 r=3.5㎛에서의 평균 d△/dr은 절대값이 0.05%/㎛보다 작다.
AOEAL01은 AOEAL02보다 크거나, AOEAL02은 AOEAL01보다 크거나, 또는 AOEAL01은 AOEAL02와 실질적으로 같다.
바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 400㎛2보다 작다. 다른 바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 300㎛2보다 작다.
바람직한 실시예에서, 0.5＜AOEAL01/AOEAL02＜2 이다. 다른 바람직한 실시예에서, 0.6＜AOEAL01/AOEAL02＜1.5 이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 클래드층은 △CLAD=0인 지점에서 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싸고 있다.
따라서, 예3 내지 예7 및 예7A 내지 예7E는, 내부영역(즉, 중간영역)과 상기 내부영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 외곽영역을 포함하는 코어를 구비한다. 상기 코어의 외곽영역은 바람직하게는 전체 통틀어 양의 굴절률을 가진다. 바람직한 실시예에서, 상기 내부영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 외곽영역의 존재는, 요구되는 파장 또는 요구되는 파장 범위 내에서의 요구되는 분산값을 제공하는데 도움이 된다. 바람직하게는, 상기 코어는 중심선으로부터 반지름 1㎛에까지 걸쳐 형성된 제1 부분을 포함하고, 상기 제1 부분의 상대 굴절률은 0.25%보다 크고 0.6%보다 작고, 더 바람직하게는 0.25%보다 크고 0.5%보다 작다. 상기 제1 부분 내에서, 굴절률은 바람직하게는 최대값 △MAX가 △1 MAX에 도달한 이후로 점차 증가한다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 제1 부분은 전체 광섬유에 대해 최대값 △CORE을 가지고, 상기 제1 부분에서의 상대 굴절률 프로파일은 실질적으로 평탄한 부분을 이룬다. 그리고, 상기 제3 부분은 △MAX보다 작은 △3 MAX를 갖는다. 그리고, 상기 제3 부분에서의 상대 굴절률 프로파일은 실질적으로 평탄한 부분을 이룬다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 제3 부분의 상당 부분은 실질적으로 평탄한 상대 굴절률 프로파일 △CORE3(r)을 갖는다.
표 3은 본 명세서에서 개시된 2개의 샘플 광섬유, 즉 외부기상증착(outside vapor deposition, OVD)를 통해 제조되는 예8 및 예9의 특성을 나열한 것이다.
Figure 112005063151072-PCT00024
예8 및 예9의 상대 굴절률 프로파일은, 도 2의 곡선 5로 표시되는 상기 예5를 설명하는 프로파일과 실질적으로 유사하였다. 예8 및 예9의 광섬유를 이어서 48km의 길이에 대해 측정한 결과 약 11.9dB의 절대치의 SBS 임계값이 얻어졌으며, 이것은 유사한 길이를 갖는 SMF-28 또는 SMF-28e 광섬유에 비해 약 5.1dB만큼의 SBS 임계값의 향상을 가져왔다.
<제3 실시예>
표 4A 및 4B는 바람직한 제3 실시예인 예10 내지 예15 및 예15A 내지 예15D를 설명하고 있다. 도 6 내지 도 11은 예10 내지 예15 각각의 굴절률 프로파일에 대응하는 곡선 10 내지 곡선 15를 나타내고 있으며, 도 11A 내지 도 11D는 예15A 내지 예15D 각각의 굴절률 프로파일에 대응하는 곡선 15A 내지 곡선 15D를 나타낸다.
Figure 112005063151072-PCT00025
Figure 112005063151072-PCT00026
Figure 112005063151072-PCT00027
Figure 112005063151072-PCT00028
예10 내지 예15 그리고 예15A 내지 예15D에 설명된 바와 같은 광섬유는 1550nm에서 80㎛2보다 큰 광유효영역을 가지고, 제1 음파-광 유효영역을 가지는 제1 음파 모드 L01(AOEAL01)를 가진다. AOEAL01은 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 상기 광섬유는 제2 음파-광 유효영역을 가지는 제2 음파 모드 L02(AOEAL02)를 가진다. AOEAL02은 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 0.4＜AOEAL01/AOEAL02＜2.5 이다. 바람직하게는 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 약 85㎛2보다 크고, 더욱 바람직하게는 85 내지 110㎛2 사이에 존재한다. 다른 몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 85 내지 110㎛2 사이에 존재한다. 도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 몇몇 바람직한 실시예에서, 코어는 소위 중심선 딥(dip)을 가지는 굴절률 프로파일을 갖는다. 중심선 딥은 하나 이상의 광섬유 제조 공정의 결과로서 발생할 수 있다. 바람직하게는, 상기 코어는 중심선으로부터 약 반지름 1㎛에 이르기까지 연장되는 제1 부분(portion)을 갖는다. 상기 제1 부분의 최대 굴절률 △MAX는 △1 MAX(%)이며 0.7%보다 작고, 더 바람직하게는 0.6%보다 작으며, 반지름이 rMAX인 부위에서 발생한다. 이 부위는 상기 중심선 또는 중심선으로부터 이격된 부분일 수 있다. rMAX와 r=1㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 상대 굴절률 △CORE1(r)은 0.25%보다 크며 0.7%보다 작다. 바람직한 실시예에서, rMAX와 r=1㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 △CORE1(r)은 0.3%보다 크며 0.6%보다 작다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제1 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제2 부분을 더 포함한다. 상기 제2 부분은 반지름 2.5㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE2(r)은 상기 제2 부분을 통틀어 0.15%와 0.5% 사이의 값을 가지고, 더 바람직하게는 0.15%와 0.45% 사이의 값을 가진다. 바람직 한 실시예에서, r=1에서 r=1.5㎛에서의 △CORE2(r)은 0.3%보다 크며 0.45%보다 작다. 또한, 바람직한 실시예에서, r=1.5에서 r=2.5㎛에서의 상대 굴절률 △CORE2(r)은 0.2%보다 크며 0.35%보다 작다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제2 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제3 부분을 더 포함한다. 상기 제3 부분은 반지름 4.5㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE3(r)은 상기 제3 부분을 통틀어 0.15%와 0.35% 사이의 값을 가진다. 바람직한 실시예에서, 상기 제3 부분을 통틀어 △CORE3(r)은 0.20%보다 크며 0.30%보다 작다. r=4㎛에서, 바람직하게는 △CORE3＞0.2%이다. 바람직하게는, 제3 부분을 통틀어 △CORE3는 0.15%와 0.35% 사이의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 0.15%와 03% 사이의 값을 갖는다. 상기 제3 부분의 모든 반지름에 대해 △CORE3(r)의 차이의 절대값은 0.1% 미만이다. 다른 바람직한 실시예에서, 상기 제3 부분의 모든 반지름에 대해 △CORE3(r)의 차이의 절대값은 0.05% 미만이다. r=2 내지 r=4㎛ 사이에서의 평균 d△/dR은 절대값이 0.1%/㎛보다 작다. 바람직한 실시예에서, r=2.5 내지 r=3.5㎛에서의 평균 d△/dR은 절대값이 0.05%/nm보다 작다. 또한, 바람직하게는 (△MAX-△(3.5))＞0.1%이고, 더욱 바람직하게는 ＞0.15%이며, 더더욱 바람직하게는 ＞0.2%이다. 바람직한 실시예에서, (△MAX-△(3.5))는 0.10% 내지 0.5% 사이에 존재한다. 다른 바람직한 실시예에서, (△MAX-△(3.5))는 0.15% 내지 0.4% 사이에 존재 한다. 다른 바람직한 실시예에서, (△MAX-△(3.5))는 0.2% 내지 0.4% 사이에 존재한다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제3 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제4 부분을 더 포함한다. 상기 제4 부분은 반지름이 5㎛ 내지 12㎛에 이르기까지, 바람직하게는 5㎛ 내지 10㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE4(r)은 상기 제4 부분을 통틀어 0과 0.30% 사이의 값을 가진다. 바람직한 실시예에서, 상기 제4 부분의 반지름을 증가시키기 위한 △CORE4(r)은 0.30%이하의 양의 값인 최대 굴절률에서부터 0과 0.03% 사이의 최소값으로 감소한다. 바람직하게는, 상기 클래드층은 상기 제4 부분을 직접 이웃하여 둘러싸고 있다. 바람직하게는, 5㎛보다 큰 rCORE에서 상기 코어는 끝나고 상기 클래드층은 시작하고, 더 바람직하게는 상기 rCORE는 5 내지 12㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 10㎛ 사이의 값을 갖는다.
바람직한 실시예에서, 본 명세서에서 개시된 예10 내지 예15 및 예15A 내지 예15D와 같은 광섬유는: 1550nm에서의 분산은 15ps/nm-km보다 크며, 바람직하게는 15 내지 22ps/nm-km, 더욱 바람직하게는 16 내지 21ps/nm-km의 값을 가지고; 1550nm에서의 분산구배는 0.07ps/nm2-km보다 작으며, 바람직하게는 0.05 내지 0.07ps/nm2-km의 값을 가지며; 카파(kappa) 값은 250 내지 300의 값을; 분산값이 0이되는 파장은 1340nm보다 작고, 바람직하게는 1320nm보다 작으며, 더욱 바람직하게는 1290 내지 1320nm의 값을 가지며; 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고, 바람직하게는 85㎛2보다 크며, 더욱 바람직하게는 85㎛2보다 크고 110㎛2보다 작으며; 1550nm에서의 광 모드 영역의 지름은 10㎛보다 크고, 바람직하게는 10 내지 13㎛의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 10 내지 12㎛의 값을 가지며; 1550nm에서의 핀 어레이 굴곡 손실은 20dB 미만, 바람직하게는 15dB 미만, 더욱 바람직하게는 10dB 미만이며; 1310nm에서의 분산값은 5ps/nm-km보다 작은 크기를 가지고, 바람직하게는 3ps/nm-km보다 작으며; 1310nm에서의 분산구배는 0.10ps/nm2-km보다 작다. 바람직하게는, 1550nm에서의 감쇄값은 0.2dB/km보다 작고, 바람직하게는 0.195dB/km보다 작으며, 더욱 바람직하게는 0.190dB/km보다 작으며, 더더욱 바람직하게는 0.185dB/km보다 작다.
바람직하게는, 상기 광섬유의 제3 부분의 상대 굴절률은 비교적 평탄, 즉 비교적 일정한 값을 가지며, 이에 의해 벤딩을 향상시키고 분산값이 0인 파장이 약 1310nm의 파장으로부터 전이되는 것을 최소화할 수 있다. 바람직하게는, r=2.5 내지 r=4.5의 모든 반지름에서의 △(r)의 차이의 절대크기는 0.1%보다 작다. 바람직하게는, r=2 내지 r=4㎛에서의 평균 d△/dr은 적어도 0.5%의 반지름 방향 거리에 대해 절대값이 0.1%/㎛보다 작다. 바람직하게는, r=2.5 내지 r=3.5㎛에서의 평균 d△/dr은 절대값이 0.05%/㎛보다 작다.
AOEAL01은 AOEAL02보다 크거나, AOEAL02은 AOEAL01보다 크거나, 또는 AOEAL01은 AOEAL02와 실질적으로 같다.
바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 400㎛2보다 작다. 다른 바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 300㎛2보다 작다.
바람직한 실시예에서, 0.5＜AOEAL01/AOEAL02＜2 이다. 다른 바람직한 실시예에서, 0.6＜AOEAL01/AOEAL02＜1.5 이다.
도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 클래드층은 △CLAD=0이며, rCORE에서 코어의 외곽영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있다.
예10 내지 예15 및 예15A 내지 예15D는, 내부영역(즉, 중간영역)과 상기 내부영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 외곽영역을 포함하는 코어를 구비한다. 상기 코어의 외곽영역은 바람직하게는 전체 통틀어 양의 굴절률을 가진다. 바람직한 실시예에서, 상기 내부영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 외곽영역의 존재는, 요구되는 파장 또는 요구되는 파장 범위 내에서의 요구되는 분산값을 제공하는데 도움이 된다. 바람직하게는, 상기 코어는 중심선으로부터 반지름 1㎛에까지 걸쳐 형성된 제1 부분을 포함하고, 상기 제1 부분의 상대 굴절률은 0.25%보다 크고 0.7%보다 작다.
도 10 내지 도 13의 곡선 10 내지 곡선 13은, 하나 이상의 광섬유 제조 공정의 결과로서 발생할 수 있는 소위 중심선 딥(dip)을 나타낸다. 상기 중심선 딥은 상기 최대 상대 굴절률보다 작은 다른 값을 가질 수도 있으나, 상기 중심선 딥은 0.1%와 0.3% 사이의 값을 가지는 최소 상대 굴절률을 가지는 것으로 나타난다. 상 기 제1 부분에서, 굴절률은 바람직하게는 최대값 △MAX에 도달한 후 점차 감소한다. 바람직하게는, 상기 제1 부분은 전체 광섬유에 대해 최대 △CORE를 가진다. 바람직하게는, 상기 제3 부분은 △MAX보다 작은(그리고 △1 MAX보다 작은) △3 MAX를 가지며, 상기 제3 부분에서의 상대 굴절률 프로파일은 실질적으로 평탄한 값을 가진다. 더욱 바람직하게는, 상기 제3 부분의 상당 부분(예를 들면, 1㎛를 초과하는 반지름 방향의 두께)은 실질적으로 평탄한 상대 굴절률 프로파일 △CORE3(r)을 가진다.
<제4 실시예>
표 5A 및 5B는 바람직한 제4 실시예인 예16 내지 예20 및 예20C 내지 예20F를 설명하고 있다. 도 12 내지 도 15는 예16 내지 예20 각각의 굴절률 프로파일에 대응하는 곡선 16 내지 곡선 20을 나타내고 있으며, 도 15A 내지 도 15F는 예20A 내지 예20F 각각의 굴절률 프로파일에 대응하는 곡선 20A 내지 곡선 20F를 나타낸다.
Figure 112005063151072-PCT00029
Figure 112005063151072-PCT00030
Figure 112005063151072-PCT00031
Figure 112005063151072-PCT00032
Figure 112005063151072-PCT00033
상기 제4 실시예의 다른 바람직한 실시 형태는 도 15A에 도시된 바와 같다. 도 15는 예20A의 굴절률 프로파일을 곡선 20A로 도시하고 있다. 상기 광섬유는: 1310nm에서의 분산은 2.06ps/nm-km이고 1550nm에서의 분산은 19.7ps/nm-km이며, 카파(kappa) 값은 323nm이며, 모드 장 지름은 1550nm(MFD 1550)이며, 1550nm에서의 감쇄값은 0.193dB/km이며, 1550nm에서의 핀 어레이는 7.2dB이며, LP11 컷오프(이론상)는 1578nm이며, 분산값이 0인 파장은 1287nm이며, 1550nm에서의 Aeff는 111.9㎛2이며, AOEAL01은 3.75㎛2이며, AOEAL02은 349㎛2이며, AOEAMIN은 349㎛2이며, AOEAL01/AOEAL02은 1.07이며, 상대 굴절률 차(△)는 반지름이 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6 및 6.5일 경우 각각 0.50, 0.43, 0.36, 0.30, 0.25, 0.22, 0.22, 0.22, 0.35, 0.37, 0.37, 0.04, 0 및 0%에 해당하며, △MAX-△(r=1)의 값이 0.14%이며, △MAX의 값이 0.50%, r△ MAX의 값이 0㎛, 그리고 rCORE의 값이 5.7㎛이다.
상기 제4 실시예의 다른 바람직한 실시 형태는 도 15B에 도시된 바와 같다. 도 15B는 예20B의 굴절률 프로파일을 곡선 20B로 도시하고 있다. 상기 광섬유는: 1310nm에서의 분산은 -0.64ps/nm-km이고, 1310nm에서의 분산구배는 0.0889ps/nm2-km이며, 1550nm에서의 분산은 16.6ps/nm-km이며, 1550nm에서의 분산구배는 0.0596ps/nm2-km이며, 카파(kappa) 값은 279nm이며, 1625nm에서의 분산은 20.9ps/nm-km이며, 1550nm에서의 모드 장 지름(MFD 1550)은 10.65㎛이며, 케이블 컷오프는 1196㎛이며, 1380nm에서의 감쇄값은 0.293dB/km이며, 1550nm에서의 감쇄값은 0.191dB/km이며, 1550nm에서의 핀 어레이는 11.4dB이며, 1550nm에서의 측면 부하 감쇄는 0.73dB이며, LP11 컷오프(이론상)는 1333nm이며, 분산값이 0인 파장은 1317nm이며, 1550nm에서의 Aeff는 86.8㎛2이며, AOEAL01은 216㎛2이며, AOEAL02은 200㎛2이며, AOEAMIN은 200㎛2이며, AOEAL01/AOEAL02은 1.08이며, 상대 굴절률 차(△)는 반지름이 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5 및 8㎛일 경우 각각 0.40, 0.54, 0.45, 0.32, 0.23, 0.23, 0.36, 0.38, 0.30, 0.06, 0.03, 0.02, 0.01, 0.01, 0.01, 0.01 및 0.01%에 해당하며, △MAX-△(r=1)의 값이 0.09%이며, △MAX의 값이 0.54%, r△ MAX의 값이 0.43㎛, 그리고 rCORE의 값이 8.2㎛이다. 예20B는 OVD 공정을 이용하여 제조되었다. 50km의 광섬유 길이에 대해 측정된 절대 SBS 임계값 10.45dB로서, 코닝사(Corning Incorporated)에 의해 제조된 유사한 길이의 광섬유 SMF-28 또는 SMF-28e에 비해 3.65dB의 향상을 나타냈다.
상기 제4 실시예의 다른 바람직한 실시 형태는 도 15E에 도시된 바와 같다. 도 15E는 예20G의 굴절률 프로파일을 곡선 20G로 도시하고 있다. 본 실시 형태는 OVD 공정을 이용하여 제조되었다. 예20G는 예20C와 유사한 광학적 특성을 나타냈다. 예20G의 광섬유에 대해 측정된 값은 다음과 같다: 1310nm에서의 감쇄값은 0.334dB/km이며, 1380nm에서의 감쇄값은 0.310dB/km이며, 1550nm에서의 감쇄값은 0.192dB/km이며; 1310nm에서의 MFD는 9.14㎛2이며; 케이블 컷오프는 1180nm이며; 분산값이 0인 파장은 1317nm이며; 분산값이 0인 파장에서의 분산구배는 0.0884ps/nm2-km이며; 5m 샘플에 대한 20mm 지름의 맨드렐(mandrel)의 둘레로 5회 회전시 매크로벤드(macrobend) 손실은 1.27dB/m이며; 5m 샘플에 대한 측면 부하 매크로벤드 손실은 0.55dB/m이며; 절대 SBS 임계값은 11.0dB을 나타내어, 코닝사(Corning Incorporated)에 의해 제조된 유사한 길이의 광섬유 SMF-28 또는 SMF-28e에 비해 SBS 임계값의 향상은 4.2dB로 나타났다. 예20G는 r=0에서 △MAX(=△1 MAX)의 값이 0.64%, r=3.6에서 △3 MAX의 값이 0.49%이다.
상기 제4 실시예의 다른 바람직한 실시 형태는 도 15F에 도시된 바와 같다. 도 15E는 예20H의 굴절률 프로파일을 곡선 20H로 도시하고 있다. 본 실시 형태는 OVD 공정을 이용하여 제조되었다. 예20H는 예20D와 유사한 광학적 특성을 나타냈다. 예20H의 광섬유에 대해 측정된 값은 다음과 같다: 1310nm에서의 감쇄값은 0.335dB/km이며, 1380nm에서의 감쇄값은 0.320dB/km이며, 1550nm에서의 감쇄값은 0.195dB/km이며; 1310nm에서의 MFD는 9.10㎛2이며; 케이블 컷오프는 1185nm이며; 분산값이 0인 파장은 1314nm이며; 분산값이 0인 파장에서의 분산구배는 0.0878ps/nm2-km이며; 5m 샘플에 대한 20mm 지름의 맨드렐(mandrel)의 둘레로 5회 회전시 매크로벤드(macrobend) 손실은 3.24dB/m이며; 5m 샘플에 대한 측면 부하 매크로벤드 손실은 0.53dB/m이며; 절대 SBS 임계값은 11.0dB을 나타내어, 코닝사(Corning Incorporated)에 의해 제조된 유사한 길이의 광섬유 SMF-28 또는 SMF-28e에 비해 SBS 임계값의 향상은 4.2dB로 나타났다. 예20H는 r=0.4에서 △MAX(=△1 MAX)의 값이 0.56%, r=3.6에서 △3 MAX의 값이 0.51%이다.
예16 내지 예20 및 예20A 내지 예20H에 설명된 바와 같은 광섬유는 1550nm에서 80㎛2보다 큰 광 모드 유효영역을 가지고, 제1 음파-광 유효영역을 가지는 제1 음파 모드 L01(AOEAL01)를 가진다. AOEAL01은 광섬유의 브릴루앙 주파수에서 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 상기 광섬유는 제2 음파-광 유효영역을 가지는 제2 음파 모드 L02(AOEAL02)를 가진다. AOEAL02은 광섬유의 브릴루앙 주파수에서 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 0.4＜AOEAL01/AOEAL02＜2.5 이다. 바람직하게는 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 80㎛2보다 크고, 더욱 바람직하게는 80㎛2와 110㎛2의 사잇값을 갖는다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 80 내지 100㎛2의 사잇값을 갖는다. 다른 바람직한 실시예에서, 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 80 내지 95㎛2의 사잇값을 갖는다. 몇몇 바람직한 실시예, 예를 들면 도 12, 도 13, 도 15B, 도 15C, 도 15E 및 도 15F에서, 코어는 소위 중심선 딥이라 불리는 상대 굴절률 프로파일을 가진다. 중심선 딥은 하나 이상의 광섬유 제조공정의 결과로서 나타날 수 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 어떠한 굴절률 프로파일에서의 중심선 딥 도 부수적(optional)이다. 바람직하게는, 상기 코어는 중심선으로부터 약 반지름 1㎛에 이르기까지 연장되는 제1 부분(portion)을 갖는다. 상기 제1 부분의 r△ MAX에서의 최대 상대 굴절률 △MAX=△1 MAX(%)는 0.7%보다 작고, 바람직하게는 0.6%보다 작다. r△MAX에서 r=1㎛까지의 모든 반지름에 대해, 상대 굴절률 △CORE1(r)은 바람직하게는 0.25%보다 크며 0.7%보다 작다. 바람직한 실시예에서, r△ MAX에서 r=1㎛까지의 모든 반지름에 대해 △CORE1(r)은 0.3%qhek 크고 0.6%보다 작다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제1 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제2 부분을 더 포함한다. 상기 제2 부분은 반지름 2.5㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE2(r)은 상기 제2 부분을 통틀어 0.15%와 0.5% 사이의 값, 더 바람직하게는 0.15%와 0.45% 사이의 값을 가진다. 바람직한 실시예에서, r=1에서 r=1.5㎛에서의 상대 굴절률 △CORE2은 0.3%보다 크며 0.45%보다 작다. 또한, 바람직한 실시예에서, r=1.5에서 r=2.5㎛에서의 상대 굴절률 △CORE2(r)은 0.1%보다 크며 0.35%보다 작다. 상기 제2 부분은 0.3%보다 작은, 바람직하게는 0.25%보다 작은 최소 상대 굴절률 △2 MIN(%)을 갖는다. 바람직하게는 (△1MAX-△2MIN)＞0.25%이다. 바람직한 실시예에서, △1 MAX와 △2 MIN(△1 MAX-△2 MIN)의 차이는 0.3%보다 크다. 다른 바람직한 실시예에서 (△1 MAX-△2 MIN)＞0.35%이다. 몇몇 다른 바람직한 실시예에서 (△1 MAX-△2 MIN)은 0.3%와 0.5%의 사잇값을 갖는다. 또 다른 바람 직한 실시예에서 (△1 MAX-△2 MIN)은 0.3%와 0.4%의 사잇값을 갖는다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제2 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제3 부분을 더 포함한다. 상기 제3 부분은 반지름 4.5㎛에 이르기까지 연장되며, 바람직한 실시예에서 r=4㎛에서의 △CORE3은 약 0.2%보다 크다. 상기 제3 부분은 △2 MIN보다 크고 △1 MAX보다 작은 최대 상대 굴절률 △3 MAX(%)를 갖는다. 바람직하게는, △3 MAX와 △2 MIN(△3 MAX-△2 MIN)의 차이는 0.10%보다 크다. 몇몇 바람직한 실시예에서 (△3 MAX-△2 MIN)은 0.1%와 0.3%의 사잇값을 갖는다. 다른 바람직한 실시예에서 (△3 MAX-△2 MIN)은 0.1%와 0.2%의 사잇값을 갖는다. 다른 바람직한 실시예에서 (△3 MAX-△2 MIN)은 0.2%와 0.3%의 사잇값을 갖는다. 하나의 바람직한 하위 실시예에서, (△1 MAX-△2 MIN)은 0.3%와 0.4%의 사잇값을 가지고, (△3 MAX-△2 MIN)은 0.1%와 0.2%의 사잇값을 갖는다. 다른 바람직한 하위 실시예에서, (△1 MAX-△2 MIN)은 0.3%와 0.4%의 사잇값을 가지고, (△3 MAX-△2 MIN)은 0.2%와 0.3%의 사잇값을 갖는다. 바람직하게는 △CORE3(r)은 0%와 0.6% 사이의 값, 더 바람직하게는 0%와 0.55% 사이의 값, 더더욱 바람직하게는 0%와 0.5% 사이의 값을 가진다. 몇몇 바람직한 실시예에서, △CORE3(r)은 상기 제3 부분에서 0.1%와 0.5% 사이의 값을 갖는다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제3 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제4 부분을 더 포함한다. 상기 제4 부분은 반지름 4.5 내지 12㎛에 이르기까지, 바람직하게는 4.5 내지 10㎛에 이르기까지 연장된다. 상기 제4 부분을 통틀어 △ CORE4(r)은 0%와 0.4%의 사잇값을 갖는다. △CORE4(r)는 반지름을 증가시키기 위해, 0.4% 이하의 최대 양(+)의 상대 굴절률에서 0 내지 0.03% 사이값인 최소 상대 굴절률로 감소한다. 바람직하게는 6㎛와 25㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 상대 굴절률은 0.03%보다 작다. 바람직하게는, 상기 제4 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 코어가 끝나고 상기 클래드층이 시작되는 반지름 rCORE는 4.5㎛보다 크고, 바람직하게는 4.5와 12㎛ 사이에 존재하며, 더욱 바람직하게는 5와 10㎛ 사이에 존재한다.
바람직한 실시예에서, 예16 내지 예20 및 예20A 내지 예20H의 광섬유에 대해 측정된 값은 다음과 같다: 1550nm에서의 분산은 15ps/nm-km보다 크며, 바람직하게는 15 내지 22ps/nm-km, 더욱 바람직하게는 16 내지 21ps/nm-km의 값을 가지고; 1550nm에서의 분산구배는 0.07ps/nm2-km보다 작으며, 바람직하게는 0.05 내지 0.07ps/nm2-km의 값을 가지며; 카파(kappa) 값은 270 내지 330의 값을; 분산값이 0이되는 파장은 1340nm보다 작고, 바람직하게는 1320nm보다 작으며, 더욱 바람직하게는 1270 내지 1320nm의 값을 가지며; 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고, 몇몇 바람직한 실시예에서는 85㎛2보다 크며, 다른 바람직한 실시예에서는 85㎛2보다 크고 110㎛2보다 작으며; 1550nm에서의 광 모드 영역의 지름은 10㎛보다 크고, 바람직하게는 10 내지 13㎛의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 10 내지 12㎛의 값 을 가지며; 1550nm에서의 핀 어레이 굴곡 손실은 20dB 미만, 바람직하게는 15dB 미만, 더욱 바람직하게는 10dB 미만이며; 1310nm에서의 분산값은 5ps/nm-km보다 작은 크기를 가지고, 바람직하게는 3ps/nm-km보다 작으며; 1310nm에서의 분산구배는 0.10ps/nm2-km보다 작다. 바람직하게는, 측면 부하 손실은 1dB/m보다 작고, 더 바람직하게는 0.7dB/m보다 작다. 바람직하게는, 20mm의 매크로벤드 손실은 5dB/m보다 작고, 더 바람직하게는 2dB/m보다 작다.
바람직한 실시예에서, 상기 코어의 제3 부분에서 △3 MAX를 포함하는 상대 굴절률 부분은 비교적 평탄, 즉 일정한 값을 갖는다. 바람직하게는, r=3.5㎛와 r=4㎛ 사이의 모든 반지름에서의 △(r)의 차이의 절대값은 0.1%보다 작고, 더욱 바람직하게는 0.05%보다 작다. 바람직하게는, △2 MIN를 포함하는 상대 굴절률 부분은 비교적 평탄, 즉 일정한 값을 갖는다. 바람직하게는, r=2㎛에서 r=3㎛까지의 △d/dr은 절대값이 0.05%보다 작다.
AOEAL01은 AOEAL02보다 크거나, AOEAL02은 AOEAL01보다 크거나, 또는 AOEAL01은 AOEAL02와 실질적으로 같다.
바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 400㎛2보다 작다. 다른 바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 300㎛2보다 작다.
바람직한 실시예에서, 0.5＜AOEAL01/AOEAL02＜2 이다. 다른 바람직한 실시예에 서, 0.6＜AOEAL01/AOEAL02＜1.5 이다.
클래드층은, 도 12 내지 도 15 및 도 15A 내지 도 15F에 도시된 바와 같이, △CLAD=0일 때 rCORE 지점에서 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼다.
따라서, 예16 내지 예20 및 예20A 내지 예20H는, 내부영역과 상기 내부영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 중간영역과, 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 외곽영역을 포함하는 코어를 구비한다. 상기 코어는 바람직하게는 전체를 통틀어 양의 굴절률을 가진다. 바람직하게는, 내부영역은 전체 광섬유에 대해 최대 △CORE(즉, △1 MAX)를 가지고, 중간영역은 △2 MIN를 가지며, 외곽영역은 △3 MAX를 가진다. 여기서, △1 MAX＞△3 MAX＞△2 MIN＞0이다. 바람직하게는, 상기 제1 부분의 상대 굴절률은 실질적으로 평탄한 값을 갖는다. 상기 제3 부분의 △3 MAX는 △1 MAX보다 작다. 바람직하게는, 상기 제3 부분에서의 상대 굴절률은 실질적으로 평탄한 값을 가지고, 더욱 바람직하게는 상기 제3 부분의 상당한 부위는 실질적으로 평탄한 상대 굴절률 프로파일 △CORE3(r)을 갖는다. 하나의 바람직한 하위 실시예에서, 광섬유는 내부영역, 즉 중심 코어 영역과; 상기 내부영역을 직접 이웃하여 둘러싼 중간영역, 즉 해자영역(moat region)과; 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싼 외곽영역, 즉 고리영역(ring region)을 포함한다. 여기서, 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고, 바람직하게는 80㎛2보다 크고 90㎛2보다 작으며; 1550nm에서의 분산값은 16ps/nm-km보다 크고, 바람직하게는 16 내지 19ps/nm-km의 값을 가지며; 0의 분산값을 가지는 파장은 바람직하게는 1320nm보다 작고, 더 바람직하게는 1270 내지 1320nm의 값을 가지며; 1550nm에서의 분산구배는 바람직하게는 0.07ps/nm2-km보다 작다. 바람직하게는, 클래드층(△=0임)은 상기 외곽영역의 외부 둘레를 직접 이웃하여 둘러싸고 있다.
표 6은 OVD공정에 의해 제조된 예21 내지 예23의 광섬유의 특성을 측정한 결과를 나타내고 있다.
Figure 112005063151072-PCT00034
예21 내지 예23의 상대 굴절률 프로파일은, 도 12의 곡선 16 및 곡선 17로 표현되는 상기 예16 및 예17의 프로파일과 유사하게 나타난다.
<제5 실시예>
도 16은 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 대한 굴절률 프로파일의 곡선 24 를 도시한 그래프이다. 예24의 광섬유는 다음과 같은 특성을 가진다: 1310nm에서의 분산은 0.07ps/nm-km이고, 1310nm에서의 분산구배는 0.0877ps/nm2-km이며, 1550nm에서의 분산은 17.0ps/nm-km이고, 1550nm에서의 분산구배는 0.058ps/nm2-km이며, 카파(kappa) 값은 293이며, 1625nm에서의 분산은 21.2ps/nm-km이고, 1550nm에서의 모드 장(MFD1550)은 10.40㎛이며, 1550nm에서의 감쇄값은 0.198dB/km이며, 1550nm에서의 핀 어레이는 8.2dB이며, 1550nm에서의 측면 부하 손실은 0.5dB이며, LP11 컷오프(이론상)는 1344nm이며, 0의 분산값을 가지는 파장은 1312nm이며, 1550nm에서의 Aeff는 83.5㎛2이다. AOEAL01은 202㎛2, AOEAL02은 283㎛2, AOEAMIN은 202㎛2, AOEAL01/AOEAL02는 0.71, SBS 임계값의 절대치는 10.3dB, SMF-28 또는 SMF-28e 광섬유에 대비한 SBS 임계값의 향상은 약 3.5dB, 반지름이 각각 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4 및 4.5일 때의 상대 굴절률의 차 △는 각각 0.24, 0.50, 0.41, 0.34, 0.28, 0.26, 0.26, 0.48, 0.43 및 0.00%이며, △MAX-△(r=1)은 0.10%, △MAX는 0.51%, r△MAX는 3.725㎛이며, rCORE는 4.5㎛이다. 예24는 약 r=0.45㎛일때 △1 MAX값이 0.51%이고, △2 MIN값이 약 0.26%이며, r3MAX=3.7㎛에서의 △MAX=△3 MAX값은 약 0.51%이며, △1 MAX -△2MIN은 약 0.25%이고, △3 MAX -△2 MIN은 약 0.25%이며, |△1 MAX-△3 MAX|는 0%이다.
예24의 광섬유는, 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고, 제1 음파-광 유효영역을 가지는 제1 음파 모드 L01(AOEAL01)를 가지고 여기서 AOEAL01은 적어도 170㎛2을 가지며, 또한 제2 음파-광 유효영역을 가지는 제2 음파 모드 L02(AOEAL02)를 가지고 여기서 AOEAL02은 적어도 170㎛2을 가지며, 0.4＜AOEAL01/AOEAL02＜2.5 이다. 바람직하게는 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고, 더욱 바람직하게는 80 내지 100㎛2사이의 값을 가진다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 1550nm에서의 광유효영역은 80 내지 90㎛2사이의 값을 갖는다. 다른 바람직한 실시예에서, 1550nm에서의 광유효영역은 80 내지 85㎛2사이의 값을 갖는다. 도 16에 도시된 바와 같은 몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 코어는 소위 중심선 딥을 가지는 상대 굴절률 프로파일을 포함한다. 상기 중심선 딥은 하나 이상의 광섬유 제조기술의 결과 발생할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 어떠한 굴절률 프로파일에서도 상기 중심선 딥은 부가적인 사항에 해당한다. 바람직하게는, 상기 코어는 중심선으로부터 반지름 1㎛에까지 걸쳐 형성된 제1 부분을 포함하고, 상기 제1 부분의 최대 상대 굴절률 △1 MAX(%)은 0과 1㎛ 사이의 r1MAX에 존재하고 0.7%보다 작으며, 더 바람직하게는 0.6%보다 작다. 상대 굴절률 △CORE1(r)은 r1MAX와 1㎛ 사이의 모든 반지름에 대하여 바람직하게는 0.15%보다 크고 0.7%보다 작다. 바람직한 실시예에서, 상대 굴절률 △CORE1(r)은 r1MAX와 1㎛ 사이의 모든 반지름에 대하여 0.3%보다 크고 0.6%보다 작다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제1 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제2 부분을 더 포함한다. 상기 제2 부분은 반지름 2.5㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE2(r)은 상기 제2 부분을 통틀어 0.15%와 0.5% 사이의 값을 가지고, 바람직하게는 0.15%와 0.45% 사이의 값을갖는다. 바람직한 실시예에서, r=1에서 r=1.5㎛에서의 상대 굴절률 △CORE2(r)은 0.3%보다 크며 0.45%보다 작다. 또한, 바람직한 실시예에서, r=1.5에서 r=2.5㎛에서의 상대 굴절률 △CORE2(r)은 0.1%보다 크며 0.35%보다 작다. 상기 제2 부분은 0.3%보다 작은, 바람직하게는 0.25%보다 작은 최소 상대 굴절률 △2 MIN(%)을 갖는다. 바람직한 실시예에서, △1 MAX와 △2 MIN의 차이, 즉 (△1 MAX-△2 MIN)는 0.1%보다 크고, 더 바람직하게는 0.2%보다 크다. 다른 바람직한 실시예에서 (△1 MAX-△2 MIN)＞0.35%이다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제2 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제3 부분을 더 포함한다. 상기 제3 부분은 반지름 4.5㎛에 이르기까지 연장된다. r=4에서 △CORE3은 0.2%보다 크고, 바람직하게는 0.3%보다 크다. 상기 제3 부분은 △2 MIN보다 크고 △1MAX와 같은 △3 MAX를 갖는다. 바람직하게는, △1 MAX와 △3 MAX의 차이의 절대값은 0.1%보다 작고, 바람직하게는 0.05%보다 작다. 바람직하게는 △3 MAX와 △2 MIN의 차이, 즉 (△3MAX-△2MIN)는 0.10%보다 크고, 더 바람직하게는 0.2%보다 크다. 바람직한 실시예에서, (△1 MAX-△2 MIN)는 0.2%보다 크고 (△3 MAX-△2 MIN)는 0.2%보다 크다. 바람직한 하 위 실시예에서, (△1 MAX-△2 MIN)는 0.2%와 0.3% 사이의 값을, (△3 MAX-△2 MIN)는 0.2%와 0.3% 사이의 값을 갖는다. 바람직하게는, △CORE3(r)은 0%와 0.6% 사이의 값을 갖는다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제3 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제4 부분을 더 포함한다. 상기 제4 부분은 반지름 4.5 내지 12㎛에 이르기까지, 바람직하게는 4.5 내지 10㎛에 이르기까지 연장된다. 상기 제4 부분은 상대 굴절률을 감소시키는 소위 확산 테일(diffusion tail)을 갖는다. 도 16의 예는 사소한 확산 테일을 가지는 것으로 도시되었다. 상기 부분을 통틀어 △CORE4(r)은 0%와 0.4%의 사잇값을 갖는다. 바람직한 실시예에서, △CORE4(r)는 반지름을 증가시키기 위해, 0.1% 이하의 최대 양(+)의 상대 굴절률에서 0 내지 0.03% 사이값인 최소 상대 굴절률로 감소한다. 바람직하게는 6㎛와 25㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 상대 굴절률은 0.03%보다 작다. 바람직하게는, 상기 제4 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 코어가 끝나고 상기 클래드층이 시작되는 반지름 rCORE는 4.5㎛보다 크고, 바람직하게는 4.5와 12㎛ 사이에 존재하며, 더욱 바람직하게는 5와 10㎛ 사이에 존재한다. 바람직한 실시예에서, 상기 예24와 같은 광섬유는: 1550nm에서의 분산은 15ps/nm-km보다 크며, 바람직하게는 15 내지 21ps/nm-km, 더욱 바람직하게는 16 내지 21ps/nm-km의 값을 가지고; 1550nm에서의 분산구배는 0.07ps/nm2-km보다 작으며, 바람직하게는 0.05 내지 0.07ps/nm2-km의 값을 가지며; 카파(kappa) 값은 270 내지 330의 값을; 분산값이 0이되는 파장은 1340nm보다 작 고, 바람직하게는 1320nm보다 작으며, 더욱 바람직하게는 1270 내지 1320nm의 값을 가지며; 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고, 바람직하게는 80 내지 100㎛2 사이의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 80 내지 90㎛2 사이의 값을 가지며; 1550nm에서의 광 모드 영역의 지름은 10㎛보다 크고, 바람직하게는 10 내지 13㎛의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 10 내지 12㎛의 값을 가지며; 1550nm에서의 핀 어레이 굴곡 손실은 20dB 이하, 바람직하게는 15dB 이하, 더욱 바람직하게는 10dB 이하이며; 1310nm에서의 분산값은 5ps/nm-km보다 작은 크기를 가지고, 바람직하게는 3ps/nm-km보다 작으며; 1310nm에서의 분산구배는 0.10ps/nm2-km보다 작다. 바람직하게는 측면 부하 손실은 1dB/m보다 작고, 더 바람직하게는 0.7dB/m보다 작다.
바람직하게는, 상기 제3 부분에서 △3 MAX를 포함하는 상대 굴절률의 일부는 비교적 평탄, 즉 비교적 일정한 값을 가진다. 바람직하게는, r=3.5에서 r=4㎛에서의 모든 반지름에 대해 △(r)의 차이의 절대값이 0.1%보다 작고, 더욱 바람직하게는 0.05%보다 작다. 바람직하게는 △2 MIN를 포함하는 상대 굴절률의 일부는 비교적 평탄, 즉 비교적 일정한 값을 가진다. 바람직하게는, r=2에서 r=3㎛에서의 d△/dr의 절대값은 0.05%보다 작다.
AOEAL01은 AOEAL02보다 크거나, AOEAL02은 AOEAL01보다 크거나, 또는 AOEAL01은 AOEAL02와 실질적으로 같다.
바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 400㎛2보다 작다. 다른 바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 300㎛2보다 작다.
바람직한 실시예에서, 0.5＜AOEAL01/AOEAL02＜2 이다. 다른 바람직한 실시예에서, 0.6＜AOEAL01/AOEAL02＜1.5 이다.
클래드층은, 도 16에 도시된 바와 같이, △CLAD=0일 때, rCORE 지점에서 상기 코어의 외곽 영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있다.
따라서, 예24는 내부영역과 상기 내부영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 중간영역과, 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 외곽영역을 포함하는 코어를 구비한다. 상기 코어는 바람직하게는 전체를 통틀어 양의 굴절률을 가진다. 바람직하게는, 내부영역 또는 외곽영역은 전체 광섬유에 대해 최대 △CORE(즉, △MAX=△1MAX 또는 △MAX=△3 MAX)를 가지며, 중간영역은 △2 MIN을 갖는다. 몇몇 바람직한 실시예에서, △1 MAX＞△3 MAX이다. 다른 바람직한 실시예에서는 △3 MAX＞△1 MAX이며, 다른 바람직한 실시예에서는 △1 MAX≒△3 MAX이다. 또 다른 실시예에서는, △1 MAX=△3 MAX이다. 바람직하게는, △1 MAX＞0, △3 MAX＞0, △2 MIN＞0, △1 MAX＞△2 MIN, △3 MAX＞△2 MIN, 그리고 |△1MAX-△3MAX|는 0.10%보다 작고, 더 바람직하게는 0.05%보다 작다, 즉 △1 MAX는 △3 MAX와 거의 같다. 바람직하게는, 상기 제1 부분의 상대 굴절률 프로파일은 실질적으로 평 탄하다. 바람직하게는, 상기 제3 부분의 상대 굴절률 프로파일은 실질적으로 평탄하며, 더욱 바람직하게는 상기 제3 부분의 상당 부위는 실질적으로 평탄한 상대 굴절률 프로파일 △CORE3(r)을 갖는다.
<제6 실시예>
표 7은 바람직한 제6 실시예인 예25 내지 예27을 설명하고 있다. 도 17은 예25 내지 예27 각각의 굴절률 프로파일에 대응하는 곡선 25 내지 곡선 27을 나타내고 있다.
Figure 112005063151072-PCT00035
Figure 112005063151072-PCT00036
예25 내지 예27에 설명된 바와 같은 광섬유는 1550nm에서 80㎛2보다 큰 광유 효영역을 가지고, 제1 음파-광 유효영역을 가지는 제1 음파 모드 L01(AOEAL01)를 가진다. AOEAL01은 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 상기 광섬유는 제2 음파-광 유효영역을 가지는 제2 음파 모드 L02(AOEAL02)를 가진다. AOEAL02은 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 0.4＜AOEAL01/AOEAL02＜2.5 이다. 바람직하게는 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 약 80㎛2보다 크고, 더욱 바람직하게는 80 내지 110㎛2 사이에 존재한다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 80 내지 100㎛2 사이에 존재한다. 다른 몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 80 내지 95㎛2 사이에 존재한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 몇몇 바람직한 실시예에서, 코어는 소위 중심선 딥(dip)을 가지는 굴절률 프로파일을 갖는다. 중심선 딥은 하나 이상의 광섬유 제조 공정의 결과로서 발생할 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 개시된 어떠한 굴절률 프로파일에서의 이러한 중심선 딥은 부수적이다. 바람직하게는, 상기 코어는 중심선으로부터 약 반지름 1㎛에 이르기까지 연장되는 제1 부분(portion)을 갖는다. 상기 제1 부분의 최대 굴절률은 △1 MAX(%)이며 0.7%보다 작고, 더 바람직하게는 0.6%보다 작으며, 반지름이 r△1 MAX인 부위에서 발생한다. r△1MAX와 r=1㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 상대 굴절률 △CORE1(r)은 0.25%보다 크며 0.7%보다 작다. 바람직한 실시예에서, r△ MAX와 r=1㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 △ CORE1(r)은 0.3%보다 크며 0.6%보다 작다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제1 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제2 부분을 더 포함한다. 상기 제2 부분은 반지름 2.5㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE2(r)은 상기 제2 부분을 통틀어 0.15%와 0.5% 사이의 값을 가지고, 더 바람직하게는 0.15%와 0.45% 사이의 값을 가진다. 바람직한 실시예에서, r=1에서 r=1.5㎛에서의 △CORE2(r)은 0.25%보다 크며 0.45%보다 작다. 또한, 바람직한 실시예에서, r=1.5에서 r=2.5㎛에서의 △CORE2(r)은 0.1%보다 크며 0.4%보다 작다. 상기 제2 부분은 0.3%보다 작은, 바람직하게는 0.30%보다 작고 0.1%보다 큰 최소 상대 굴절률 △2 MIN(%)을 갖는다. 바람직하게는 △1 MAX와△2 MIN의 차이, 즉 (△1MAX-△2MIN)는 0.1%보다 크고, 더욱 바람직하게는 0.15%보다 크다. 몇몇 바람직한 실시예에서, (△1 MAX-△2 MIN)＞0.2%이다. 하나의 하위 실시예에서, (△1 MAX-△2 MIN)는 0.1%와 0.3% 사이의 값을 가진다. 다른 하위 실시예에서, (△1 MAX-△2 MIN)는 0.15%와 0.25% 사이의 값을 가진다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제2 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제3 부분을 더 포함한다. 상기 제3 부분은 반지름 4.5㎛에 이르기까지 연장된다. r=3.5㎛에서 △CORE3＞0.3%이고, 바람직하게는 △CORE3＞0.4%이며, 더욱 바람직하게는 △CORE3＞0.5%이다. r=4㎛에서 바람직하게는 △CORE3＞0.1%이다. 상기 제3 부분은 △2 MIN보다 크고 △1 MAX보다 큰 △3 MAX(%)를 갖는다. △3 MAX는 전체 코어에 있어 서 최대 상대 굴절률을 나타낸다(△MAX=△3 MAX). 바람직하게는 △3 MAX와 △2 MIN의 차이, 즉 (△3 MAX-△2 MIN)는 0.20%보다 크고, 더욱 바람직하게는 0.25%보다 크다. 바람직한 실시예에서, (△3 MAX-△2 MIN)는 0.2%와 0.6% 사이에 존재한다. 다른 바람직한 실시예에서, (△3 MAX-△2 MIN)는 0.25%와 0.5% 사이에 존재한다. 바람직한 하위 실시예에서, (△1MAX-△2MIN)는 0.15%와 0.25% 사이의 값을 가지고 (△3 MAX-△2 MIN)는 0.25%와 0.5% 사이의 값을 가진다. 바람직하게는, △CORE3(r)은 상기 제3 부분에서 0%와 0.7% 사이의 값을 가진다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제3 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제4 부분을 더 포함한다. 상기 제4 부분은 반지름 4.5 내지 12㎛에 이르기까지, 바람직하게는 4.5 내지 10㎛에 이르기까지 연장된다. 상기 제4 부분은 상대 굴절률을 감소시키는 소위 확산 테일(diffusion tail)을 갖는다. 도 17의 예는 감소하는 확산 테일을 가지는 것으로 도시되었다. 상기 제4 부분을 통틀어 △CORE4(r)은 0%와 0.4%의 사잇값을 갖는다. 바람직한 실시예에서, △CORE4(r)는 반지름을 증가시키기 위해, 0.4% 이하의 최대 양(+)의 상대 굴절률에서 0 내지 0.03% 사이값인 최소 상대 굴절률로 감소한다. 바람직하게는 6㎛와 25㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 상대 굴절률은 0.03%보다 작다. 바람직하게는, 상기 제4 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 코어가 끝나고 상기 클래드층이 시작되는 반지름 rCORE는 4㎛보다 크고, 더 바람직하게는 4.5㎛보다 크며, 더욱 바람직하 게는 4.5와 12㎛ 사이에 존재하며, 더더욱 바람직하게는 5와 10㎛ 사이에 존재한다. 바람직한 실시예에서, 상기 예24 내지 예27과 같은 광섬유는: 1550nm에서의 분산은 15ps/nm-km보다 크며, 바람직하게는 15 내지 22ps/nm-km, 더욱 바람직하게는 16 내지 21ps/nm-km의 값을 가지고; 1550nm에서의 분산구배는 0.07ps/nm2-km보다 작으며, 바람직하게는 0.05 내지 0.07ps/nm2-km의 값을 가지며; 카파(kappa) 값은 270 내지 330의 값을; 분산값이 0이되는 파장은 1340nm보다 작고, 바람직하게는 1320nm보다 작으며, 더욱 바람직하게는 1270 내지 1320nm의 값을 가지며; 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고, 바람직하게는 80 내지 100㎛2 사이의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 80 내지 90㎛2 사이의 값을 가지며; 1550nm에서의 광 모드 영역의 지름은 10㎛보다 크고, 바람직하게는 10 내지 13㎛의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 10 내지 12㎛의 값을 가지며; 1550nm에서의 핀 어레이 굴곡 손실은 20dB 이하, 바람직하게는 15dB 이하, 더욱 바람직하게는 10dB 이하이며; 1310nm에서의 분산값은 5ps/nm-km보다 작은 크기를 가지고, 바람직하게는 3ps/nm-km보다 작으며; 1310nm에서의 분산구배는 0.10ps/nm2-km보다 작다.
바람직하게는, 상기 광섬유의 제3 부분에서 △3 MAX를 포함하는 부분의 상대 굴절률은 비교적 평탄, 즉 비교적 일정한 값을 갖는다. 바람직하게는, r△3 MAX가 0.25㎛인 모든 반지름에서 △(r)의 차이의 절대값은 0.1% 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.05% 미만이다. 바람직하게는, △2 MIN를 포함하는 부분의 상대 굴절률은 비교적 평탄, 즉 비교적 일정한 값을 갖는다. 바람직하게는, d△/dr은 r=2.5 내지 r=3㎛ 사이에서 절대값이 0.05%보다 작은 부분이 존재한다.
AOEAL01은 AOEAL02보다 크거나, AOEAL02은 AOEAL01보다 크거나, 또는 AOEAL01은 AOEAL02와 실질적으로 같다.
바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 400㎛2보다 작다. 다른 바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 300㎛2보다 작다.
바람직한 실시예에서, 0.5＜AOEAL01/AOEAL02＜2 이다. 다른 바람직한 실시예에서, 0.6＜AOEAL01/AOEAL02＜1.5 이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 클래드층은 △CLAD=0이며, rCORE에서 코어의 외곽영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있다.
따라서, 예25 내지 예27은, 내부영역과 상기 내부영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 중간영역과, 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 외곽영역을 포함하는 코어를 구비한다. 상기 코어는 바람직하게는 전체를 통틀어 양의 굴절률을 가진다. 바람직하게는, 외곽영역은 전체 광섬유에 대해 최대 △CORE(즉, △MAX=△3MAX)를 가지고, 중간영역은 △2 MIN를 가지며, 내부영역은 △1 MAX를 가진다. 여기서, △ 3MAX＞△1MAX, △1 MAX＞0, △3 MAX＞0, △2 MIN＞0, △1 MAX＞△2 MIN, 그리고 △3 MAX＞△2 MIN이다. 바람직하게는, 상기 제1 부분의 상대 굴절률은 실질적으로 평탄한 값을 갖는다. 바람직하게는, 상기 제3 부분에서의 상대 굴절률은 실질적으로 평탄한 값을 가지고, 더욱 바람직하게는 상기 제3 부분의 상당한 부위는 실질적으로 평탄한 상대 굴절률 프로파일 △CORE3(r)을 갖는다.
<제7 실시예>
도 18은 예28의 굴절률 프로파일에 대응하는 곡선 28을 나타내고 있다. 예28의 광섬유는 다음과 같은 특성을 가진다: 1310nm에서의 분산은 0.004ps/nm-km이고, 1310nm에서의 분산구배는 0.0868ps/nm2-km이며, 1550nm에서의 분산은 16.8ps/nm-km이고, 1550nm에서의 분산구배는 0.058ps/nm2-km이며, 1550nm에서의 카파(kappa) 값은 290nm이며, 1625nm에서의 분산은 20.9ps/nm-km이고, 1550nm에서의 모드 장(MFD1550)은 10.29㎛이며, 1550nm에서의 감쇄값은 0.193dB/km이며, 1550nm에서의 핀 어레이는 8.3dB이며, 1550nm에서의 측면 부하 손실은 0.49dB이며, LP11 컷오프(이론상)는 1327nm이며, 0의 분산값을 가지는 파장은 1313nm이며, 1550nm에서의 Aeff는 81.6㎛2이다. AOEAL01은 324㎛2, AOEAL02은 143㎛2, AOEAMIN은 143㎛2, AOEAL01/AOEAL02는 2.26, SBS 임계값의 절대치는 12.1dB, SMF-28 또는 SMF-28e 광섬유 에 대비한 SBS 임계값의 향상은 약 5.3dB, 반지름이 각각 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 및 5일 때의 상대 굴절률의 차 △는 각각 0.63, 0.53, 0.34, 0.25, 0.29, 0.37, 0.39, 0.38, 0.24, 0.05 및 0.00%이며, △MAX-△(r=1)은 0.29%, △MAX=△1MAX는 0.63%, r△ MAX=r△1 MAX는 0.0㎛이며, r△2 MIN이 약 1.6㎛일때 △2 MIN은 약 0.25%이고, r3MAX이 약 3.1㎛일때 △3 MAX은 약 0.395%이며, △1 MAX -△2 MIN은 약 0.38%이고, △3 MAX -△2 MIN은 약 0.145%이며, |△1 MAX-△3 MAX|는 0.235%이며, rCORE는 4.9㎛이다.
예24에 설명된 광섬유는 1550nm에서 80㎛2보다 큰 광유효영역을 가지고, 제1 음파-광 유효영역을 가지는 제1 음파 모드 L01(AOEAL01)를 가진다. AOEAL01은 적어도 200㎛2을 갖는다. 또한, 상기 광섬유는 제2 음파-광 유효영역을 가지는 제2 음파 모드 L02(AOEAL02)를 가진다. AOEAL02은 적어도 100㎛2을 갖는다. 또한, 0.25＜AOEAL01/AOEAL02＜3.5 이다. 바람직하게는 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 약 80㎛2보다 크고, 더욱 바람직하게는 80 내지 110㎛2 사이에 존재한다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 80 내지 100㎛2 사이에 존재한다. 다른 몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 80 내지 90㎛2 사이에 존재한다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 코어는 소위 중심선 딥(dip)을 가지는 굴절률 프로파일을 갖는다. 중심선 딥은 하나 이상의 광섬유 제조 공정의 결과로서 발생할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 어떠한 굴절률 프로파일에 있어서도 상기 중심선 딥은 부수적이다. 바람직하게는, 상기 코어는 중심선으로부터 약 반지름 1㎛에 이르기까지 연장되는 제1 부분(portion)을 갖는다. 상기 제1 부분의 최대 굴절률 △1 MAX(%)는 0.8%보다 작고, 더 바람직하게는 0.7%보다 작으며, 반지름이 r△ MAX인 부위에서 발생한다. r△ MAX와 r=1㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 상대 굴절률 △CORE1(r)은 바람직하게는 0.2%보다 크며 0.7%보다 작다. 바람직한 실시예에서, r△ MAX와 r=1㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 △CORE1(r)은 0.3%보다 크며 0.6%보다 작다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제1 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제2 부분을 더 포함한다. 상기 제2 부분은 반지름 2㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE2(r)은 상기 제2 부분을 통틀어 0.15%와 0.5% 사이의 값을 가지고, 더 바람직하게는 0.15%와 0.4% 사이의 값을 가진다. 바람직한 실시예에서, r=1에서 r=1.5㎛에서의 △CORE2(r)은 0.2%보다 크며 0.4%보다 작으며, 바람직한 실시예에서 r=1.5에서 r=2.5㎛에서의 △CORE2(r)은 0.2%보다 크며 0.4%보다 작다. 바람직하게는, △1 MAX와 △2MIN의 차이, 즉 (△1 MAX -△2 MIN)는 0.2%보다 크고, 더 바람직하게는 0.3%보다 크다. 바람직한 실시예에서 (△1 MAX -△2 MIN)는 0.3%와 0.4% 사이에 존재한다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제2 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제3 부분을 더 포함한다. 상기 제3 부분은 반지름 4.5㎛에 이르기까지 연장된다. r=3㎛에서 △CORE3＞0.3%이다. 상기 제3 부분은 △2 MIN보다 크고 △1 MAX보다 작은 △3 MAX(%)를 갖는다. 바람직하게는 △3 MAX와 △2 MIN의 차이, 즉 (△3 MAX-△2 MIN)는 0.10%보다 크다. 바람직한 실시예에서, (△3 MAX-△2 MIN)는 0.1%와 0.2% 사이에 존재한다. 바람직하게는, △CORE3(r)은 0.1%와 0.5% 사이의 값을 가진다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제3 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제4 부분을 더 포함한다. 상기 제4 부분은 반지름 4.5 내지 12㎛에 이르기까지, 바람직하게는 4.5 내지 10㎛에 이르기까지 연장된다. 상기 제4 부분을 통틀어 △CORE4(r)은 0%와 0.4%의 사잇값을 갖는다. 바람직한 실시예에서, △CORE4(r)는 반지름을 증가시키기 위해, 0.4% 이하의 최대 양(+)의 상대 굴절률에서 0 내지 0.03% 사이값인 최소 상대 굴절률로 감소한다. 바람직하게는 6㎛와 25㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 상대 굴절률은 0.03%보다 작다. 바람직하게는, 상기 제4 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 코어가 끝나고 상기 클래드층이 시작되는 반지름 rCORE는 4㎛보다 크고, 더 바람직하게는 4.5㎛보다 크며, 더욱 바람직하게는 4.5와 12㎛ 사이에 존재하며, 더더욱 바람직하게는 5와 10㎛ 사이에 존재한다.
바람직한 실시예에서, 상기 예28과 같은 광섬유는: 1550nm에서의 분산은 15ps/nm-km보다 크며, 바람직하게는 15 내지 22ps/nm-km, 더욱 바람직하게는 16 내지 21ps/nm-km의 값을 가지고; 1550nm에서의 분산구배는 0.07ps/nm2-km보다 작으며, 바람직하게는 0.05 내지 0.07ps/nm2-km의 값을 가지며; 카파(kappa) 값은 270 내지 330의 값을; 분산값이 0이되는 파장은 1340nm보다 작고, 바람직하게는 1320nm보다 작으며, 더욱 바람직하게는 1270 내지 1320nm의 값을 가지며; 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고, 바람직하게는 80 내지 100㎛2 사이의 값을 가지며; 1550nm에서의 광 모드 영역의 지름은 10㎛보다 크고, 바람직하게는 10 내지 13㎛의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 10 내지 12㎛의 값을 가지며; 1550nm에서의 핀 어레이 굴곡 손실은 20dB 이하, 바람직하게는 15dB 이하, 더욱 바람직하게는 10dB 이하이며; 1310nm에서의 분산값은 5ps/nm-km보다 작은 크기를 가지고, 바람직하게는 3ps/nm-km보다 작으며; 1310nm에서의 분산구배는 0.10ps/nm2-km보다 작다. 바람직하게는, 측면 부하 손실은 1dB/m보다 작으며, 더 바람직하게는 0.7dB/m보다 작다.
바람직하게는, 상기 광섬유의 제3 부분에서 △3 MAX를 포함하는 부분의 상대 굴절률은 비교적 평탄, 즉 비교적 일정한 값을 갖는다. 바람직하게는, r△3 MAX가 0.5㎛인 모든 반지름에서 △(r)의 차이의 절대값은 0.1% 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.05% 미만이다. 바람직하게는, △2 MIN를 포함하는 부분의 상대 굴절률은 비교적 평탄, 즉 비교적 일정한 값을 갖는다. 바람직하게는, d△/dr은 r=1 내지 r=2㎛ 사이에서 절대값이 0.05%보다 작은 부분이 존재한다.
AOEAL01은 AOEAL02보다 크거나, AOEAL02은 AOEAL01보다 크거나, 또는 AOEAL01은 AOEAL02와 실질적으로 같다.
바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 400㎛2보다 작다.
바람직한 실시예에서, 0.25＜AOEAL01/AOEAL02＜3.5 이다. 다른 바람직한 실시예에서, 0.3＜AOEAL01/AOEAL02＜2.5 이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 클래드층은 △CLAD=0이며, rCORE에서 코어의 외곽영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있다.
따라서, 예28은, 내부영역과 상기 내부영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 중간영역과, 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 외곽영역을 포함하는 코어를 구비한다. 상기 코어는 바람직하게는 전체를 통틀어 양의 굴절률을 가진다. 바람직하게는, 내부영역은 전체 광섬유에 대해 최대 △CORE(즉, △1 MAX)를 가지고, 중간영역은 △2 MIN를 가지며, 외곽영역은 △3 MAX를 가진다. 여기서, △1 MAX＞0, △3 MAX＞0, △2MIN＞0, △1 MAX＞△2 MIN, △3 MAX＞△2 MIN, 그리고△1 MAX＞△3 MAX＞△2 MIN＞0이다. 바람직하게는, 상기 제1 부분의 상대 굴절률은 실질적으로 평탄한 값을 갖는다. 바람직하게는, 상기 제3 부분에서의 상대 굴절률은 실질적으로 평탄한 값을 가지고, 더욱 바람직하게는 상기 제3 부분의 상당한 부위는 실질적으로 평탄한 상대 굴절률 프로파일 △CORE3(r)을 갖는다.
<제8 실시예>
도 19는 예29의 굴절률 프로파일에 대응하는 곡선 29를 나타내고 있다. 예29의 광섬유는 다음과 같은 특성을 가진다: 1310nm에서의 분산은 -0.47ps/nm-km이고, 1310nm에서의 분산구배는 0.0895ps/nm2-km이며, 1550nm에서의 분산은 16.8ps/nm-km이고, 1550nm에서의 분산구배는 0.095ps/nm2-km이며, 1625nm에서의 분산은 21.1ps/nm-km이고, 1550nm에서의 모드 장의 지름(MFD1550)은 10.8㎛이며, 1550nm에서의 감쇄값은 0.191dB/km이며, 1550nm에서의 핀 어레이는 8.2dB이며, 1550nm에서의 측면 부하 손실은 0.57dB이며, LP11 컷오프(이론상)는 1335nm이며, 0의 분산값을 가지는 파장은 1318nm이며, 1550nm에서의 Aeff는 83.4㎛2이다. AOEAL01은 359㎛2, AOEAL02은 118㎛2, AOEAMIN은 118㎛2, AOEAL01/AOEAL02는 3.04, SBS 임계값의 절대치는 12.5dB, SMF-28 또는 SMF-28e 광섬유에 대비한 SBS 임계값의 향상은 약 5.7dB, 반지름이 각각 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 및 5일 때의 상대 굴절률의 차 △는 각각 0.19, 0.77, 0.30, 0.29, 0.31, 0.31, 0.31, 0.31, 0.31, 0.18 및 0.00%이며, △MAX=△1 MAX는 0.80%, △MAX-△(r=1)은 0.50%, △MAX-△(r=3.5)은 0.50%, r△MAX=r△1MAX는 0.45㎛이며, r△2 MIN이 약 1.2㎛일때 △2 MIN은 약 0.28%이고, △3 MAX은 약 0.31%이며, △1 MAX -△2 MIN은 약 0.52%이고, △3 MAX -△2 MIN은 약 0.03%이며, |△1MAX-△3MAX|는 0.49%이며, rCORE는 4.85㎛이다.
예29에 설명된 광섬유는 1550nm에서 80㎛2보다 큰 광유효영역을 가지고, 제1 음파-광 유효영역을 가지는 제1 음파 모드 L01(AOEAL01)를 가진다. AOEAL01은 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 상기 광섬유는 제2 음파-광 유효영역을 가지는 제2 음파 모드 L02(AOEAL02)를 가진다. AOEAL02은 적어도 100㎛2을 갖는다. 또한, 0.25＜AOEAL01/AOEAL02＜3.5 이다. 바람직하게는 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 약 80㎛2보다 크고, 더욱 바람직하게는 80 내지 110㎛2 사이에 존재한다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 80 내지 100㎛2 사이에 존재한다. 다른 바람직한 실시예에서, 상기 1550nm에서의 광 모드 유효영역은 80 내지 95㎛2 사이에 존재한다. 도 19에 도시된 바와 같이, 몇몇 바람직한 실시예에서, 코어는 소위 중심선 딥(dip)을 가지는 굴절률 프로파일을 갖는다. 중심선 딥은 하나 이상의 광섬유 제조 공정의 결과로서 발생할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 어떠한 굴절률 프로파일에 있어서도 상기 중심선 딥은 부수적(optional)이다. 바람직하게는, 상기 코어는 중심선으로부터 약 반지름 1㎛에 이르기까지 연장되는 제1 부분(portion)을 갖는다. 상기 제1 부분의 최대 굴절률 △1 MAX(%)는 1.0%보다 작고, 더 바람직하게는 0.9%보다 작으며, 더욱 바람직하게는 0.6%와 0.9% 사이에 존재하며, 더더욱 바람직하게는 0.7%와 0.85% 사이에 존재하며, 반지름이 r△ MAX인 부위에서 발 생한다. r△ MAX와 r=1㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 상대 굴절률 △CORE1(r)은 바람직하게는 0.15%보다 크며 0.9%보다 작다. 바람직한 실시예에서, r△ MAX와 r=1㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 △CORE1(r)은 0.2%보다 크며 0.85%보다 작다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제1 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제2 부분을 더 포함한다. 상기 제2 부분은 반지름 2㎛에 이르기까지 연장되며, △CORE2(r)은 상기 제2 부분을 통틀어 0.15%와 0.5% 사이의 값을 가지고, 더 바람직하게는 0.2%와 0.4% 사이의 값을 가진다. 바람직한 실시예에서, r=1에서 r=1.5㎛에서의 △CORE2(r)은 0.25%보다 크며 0.35%보다 작으며, 바람직한 실시예에서 r=1.5에서 r=2㎛에서의 △CORE2(r)은 0.25%보다 크며 0.3%보다 작다. 상기 제2 부분의 최소 상대 굴절률 △2 MIN(%)는 바람직하게는 0.4%보다 작고, 더욱 바람직하게는 0.3%보다 작다. 바람직한 실시예에서, △1MAX와 △2 MIN의 차이, 즉 (△1 MAX -△2 MIN)는 0.4%보다 크다. 다른 바람직한 실시예에서 (△1MAX -△2 MIN)는 0.45%보다 크다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제2 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제3 부분을 더 포함한다. 상기 제3 부분은 반지름 4.5㎛에 이르기까지 연장된다. r=3㎛에서 △CORE3＞0.2%이다. 상기 제3 부분은 △2 MIN보다 크고 △1 MAX보다 작은 △3 MAX(%)를 갖는다. 바람직하게는 △3 MAX와 △2 MIN의 차이, 즉 (△3 MAX-△2MIN)는 0.10%보다 크다. 바람직하게는 (△MAX-△(3.5))는 0.4%보다 크고, 더욱 바 람직하게는 0.45%보다 크다. (△MAX-△MAX)는 0.4%보다 크고, 바람직하게는 0.45%보다 크다. 바람직한 실시예에서, (△1 MAX-△2 MIN)는 0.4%와 0.6% 사이에 존재하며, (△1 MAX-△3MAX)는 0.4%와 0.6% 사이에 존재하며, (△MAX-△(3.5))는 0.4%와 0.6% 사이에 존재하며, (△3 MAX-△2 MIN)는 0.10%보다 작다. 바람직하게는 △CORE3(r)은 0.1%와 0.4% 사이에 존재한다. 바람직하게는, 상기 코어는 상기 제3 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제4 부분을 더 포함한다. 상기 제4 부분은 반지름 4.5 내지 12㎛에 이르기까지, 바람직하게는 4.5 내지 10㎛에 이르기까지 연장된다. 상기 제4 부분을 통틀어 △CORE4(r)은 0%와 0.4%의 사잇값을 갖는다. 바람직한 실시예에서, △CORE4(r)는 반지름을 증가시키기 위해, 0.4% 이하의 최대 양(+)의 상대 굴절률에서 0 내지 0.03% 사이값인 최소 상대 굴절률로 감소한다. 바람직하게는 6㎛와 25㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 상대 굴절률은 0.03%보다 작다. 바람직하게는, 상기 제4 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 코어가 끝나고 상기 클래드층이 시작되는 반지름 rCORE는 4.5㎛보다 크고, 더욱 바람직하게는 4.5와 12㎛ 사이에 존재하며, 더더욱 바람직하게는 5와 10㎛ 사이에 존재한다.
바람직한 실시예에서, 상기 예29와 같은 광섬유는: 1550nm에서의 분산은 15ps/nm-km보다 크며, 바람직하게는 15 내지 22ps/nm-km, 더욱 바람직하게는 16 내지 21ps/nm-km의 값을 가지고; 1550nm에서의 분산구배는 0.07ps/nm2-km보다 작으며, 바람직하게는 0.05 내지 0.07ps/nm2-km의 값을 가지며; 분산값이 0이되는 파장은 1340nm보다 작고, 바람직하게는 1320nm보다 작으며, 더욱 바람직하게는 1270 내지 1320nm의 값을 가지며; 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고, 바람직하게는 80 내지 90㎛2 사이의 값을 가지며; 1550nm에서의 광 모드 영역의 지름은 10㎛보다 크고, 바람직하게는 10 내지 13㎛의 값을 가지며, 더욱 바람직하게는 10 내지 12㎛의 값을 가지며; 1550nm에서의 핀 어레이 굴곡 손실은 20dB 이하, 바람직하게는 15dB 이하, 더욱 바람직하게는 10dB 이하이며; 1310nm에서의 분산값은 5ps/nm-km보다 작은 크기를 가지고, 바람직하게는 3ps/nm-km보다 작으며; 1310nm에서의 분산구배는 0.10ps/nm2-km보다 작다. 바람직하게는, 측면 부하 손실은 1dB/m보다 작으며, 더 바람직하게는 0.7dB/m보다 작다.
바람직하게는, 상기 광섬유의 제3 부분에서 △3 MAX를 포함하는 부분의 상대 굴절률은 비교적 평탄, 즉 비교적 일정한 값을 갖는다. 바람직하게는, r=2 내지 r=4㎛인 모든 반지름에서 △(r)의 차이의 절대값은 0.1% 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.05% 미만이다. 바람직하게는, △2 MIN를 포함하는 부분의 상대 굴절률은 비교적 평탄, 즉 비교적 일정한 값을 갖는다. 바람직하게는, d△/dr은 r=1 내지 r=2㎛ 사이에서 절대값이 0.05%보다 작다.
AOEAL01은 AOEAL02보다 크거나, AOEAL02은 AOEAL01보다 크거나, 또는 AOEAL01은 AOEAL02와 실질적으로 같다. 바람직하게는 AOEAL01은 실질적으로 AOEAL02보다 크다.
바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 400㎛2보다 작다.
바람직한 실시예에서, 0.25＜AOEAL01/AOEAL02＜3.5 이다. 다른 바람직한 실시예에서, 0.3＜AOEAL01/AOEAL02＜3 이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 클래드층은 △CLAD=0이며, rCORE에서 코어의 외곽영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있다.
따라서, 예29은, 내부영역과 상기 내부영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 중간영역과, 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸고 있는 외곽영역을 포함하는 코어를 구비한다. 상기 코어는 바람직하게는 전체를 통틀어 양의 굴절률을 가진다. 바람직하게는, 내부영역은 전체 광섬유에 대해 최대 △CORE(즉, △1 MAX)를 가지고, 중간영역은 △2 MIN를 가지며, 외곽영역은 △3 MAX를 가진다. 여기서, △1 MAX＞△3 MAX＞△2 MIN＞0, △3 MAX＞△2 MIN이다. 바람직하게는, 상기 제1 부분의 상대 굴절률은 실질적으로 평탄한 값을 갖는다. 바람직하게는, 상기 제3 부분에서의 상대 굴절률은 실질적으로 평탄한 값을 가지고, 더욱 바람직하게는 상기 제3 부분의 상당한 부위는 실질적으로 평탄한 상대 굴절률 프로파일 △CORE3(r)을 갖는다.
바람직하게는, 본 명세서에 개시된 광섬유의 임계값은, 광섬유 길이가 약 50km 또는 그 이상인 경우, 절대값이 9.5dB보다 크고, 더욱 바람직하게는 10.0dB보 다 크며, 더더욱 바람직하게는 10.5dB보다 크다.
바람직하게는, 본 명세서에 개시된 광섬유는 1380nm에서의 감쇄값이 0.3dB/km 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크며, 더욱 바람직하게는 0.1dB/km 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크며, 더더욱 바람직하게는 0.05dB/km 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크다. 바람직한 실시예에서, 1380nm에서의 감쇄값은 1310nm에서의 감쇄값 이하이다. 다른 바람직한 실시예에서, 1380nm에서의 감쇄값은 0.3dB/km이다. 바람직한 실시예의 조합에서, 절대 SBS 임계값은 8.5 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))]dB보다 크고, 바람직하게는 9 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))]dB보다 크며, 더욱 바람직하게는 9.5 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))]dB보다 크다(여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km]). 그리고, 1380nm에서의 감쇄값은 0.3dB/km 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크며, 바람직하게는 0.1dB/km 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크며, 더욱 바람직하게는 0.05dB/km 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크다. 그리고, 바람직한 실시예에서 1380nm에서의 감쇄값은 1310nm에서의 감쇄값 이하이다. 다른 바람직한 실시예에서, 1380nm에서의 감쇄값은 0.3dB/km 이하이다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크며, 다른 바람직한 실시예에서 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고 110㎛2보다 작다.
본 명세서에 개시된 광섬유는 바람직하게는 PMD가 0.1ps/sqrt(km)이고, 더욱 바람직하게는 0.05ps/sqrt(km)이며, 더더욱 바람직하게는 0.02ps/sqrt(km)이다. 바람직한 실시예에서, 1550nm에서의 핀 어레이 굴곡 손실은 5dB보다 작고, 더욱 바람직하게는 3dB보다 작다. 바람직한 실시예에서, 1620nm에서의 핀 어레이 굴곡 손실은 10dB보다 작고, 더욱 바람직하게는 7dB보다 작으며, 더더욱 바람직하게는 5dB보다 작다.
바람직하게는, 본 명세서에 개시된 광섬유의 케이블 컷오프는 1300nm 미만이고, 더욱 바람직하게는 1200 내지 1300nm의 값을 가진다.
바람직하게는, 본 명세서에 개시된 광섬유는 1260nm와 1625nm 사이의 파장 범위에 속하는 광신호를 전송하는데 적합하다.
바람직하게는, 본 명세서에 개시된 광섬유는 기상증착공정(vapor deposition process)에 의해 제조된다. 더욱 바람직하게는, 본 명세서에 개시된 광섬유는 외부기상증착(outside vapor deposition, OVD)에 의해 제조된다. 따라서, 예를 들면 주지의 OVD 기법(laydown), 시설(consolidation) 및 도면 기법은 본 명세서에 개시된 광도파 섬유를 제조하는데 유리하게 적용될 수 있다. 다른 공정, 예를 들면 모디파이(modified) CVD 또는 VAD(vapor axial deposition) 또는 플라즈마 화학기상증착(plasma chemical vapor deposition, PCVD)도 사용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 광도파 섬유의 굴절률 및 단면 프로파일은 OVD, VAD 및 MCVD 등의 당업자에게 알려진 제조 기술에 의해 달성될 수 있다.
바람직한 실시예의 제1 하위 그룹에 있어서, L01 음파 모드와 L02 음파 모드를 포함하여 적어도 하나의 광학 모드 및 복수의 음파 모드를 가이드하기 위한 본 발명의 광섬유는: 굴절률 프로파일과 중심선을 가지는 코어; 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함하고, 1550nm에서의 상기 광학 모드의 유효영역은 90㎛2보다 크고, 상기 L01 음파 모드는 제1 음파-광 유효영역을 가지는 제1 음파 모드 L01(AOEAL01)를 가진다. AOEAL01은 광섬유의 브릴루앙 주파수에서 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 상기 L02 음파 모드는 제2 음파-광 유효영역을 가지는 제2 음파 모드 L02(AOEAL02)를 가진다. AOEAL02은 광섬유의 브릴루앙 주파수에서 적어도 170㎛2을 갖는다. 또한, 0.4＜AOEAL01/AOEAL02＜2.5 이다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 코어의 상대 굴절률은 상부 경계 곡선과 하부 경계 곡선 사이의 값을 갖는다. 여기서, 상부 경계 곡선은 적어도 2개의 점으로 정의되는 직선으로서, 반지름 0의 지점에서 △값이 0.6%인 제1 고점(upper point), 반지름 14.25㎛ 지점에서 △값이 0%인 제2 고점을 포함하며, 하부 경계 곡선은 적어도 2개의 점으로 정의되는 직선으로서, 반지름 0의 지점에서 △값이 0.25%인 제1 저점(lower point), 반지름 6㎛ 지점에서 △값이 0%인 제2 저점을 포함한다.
몇몇 바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 상기 광섬유의 브릴루앙 주 파수에서 180㎛2 이상이다. 다른 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 상기 광섬유의 브릴루앙 주파수에서 190㎛2 이상이다.
몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 광섬유는 1340nm 이하의 파장에서 0의 분산값을 가지고, 더욱 바람직하게는 1320nm 내지 1340nm의 범위에서 가진다. 다른 바람직한 실시예에서, 상기 광섬유는 1320nm 이하의 파장에서 0의 분산값을 가지고, 더욱 바람직하게는 1290nm 내지 1320nm의 범위에서 가진다.
바람직하게는, 상기 광섬유는 1550nm의 파장에서 15 내지 21ps/nm-km의 분산값을 가진다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 1550nm에서의 분산값은 15 내지 17ps/nm-km이다. 다른 바람직한 실시예에서, 1550nm에서의 분산값은 17 내지 20ps/nm-km이다.
바람직하게는, 상기 광섬유는 95㎛2를 초과하는 광유효영역을 갖는다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 광섬유는 100㎛2를 초과하는 광유효영역을 갖는다.
바람직하게는, 상기 광섬유는 1550nm에서 15dB 미만의, 더욱 바람직하게는 10dB 미만의 핀 어레이 굴곡 손실을 갖는다.
몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 상부 경계 곡선은 적어도 2개의 점으로 정의되는 직선으로서, 반지름 0의 지점에서 △값이 0.5%인 제1 고점(upper point), 반지름 11.25㎛ 지점에서 △값이 0%인 제2 고점을 포함한다.
바람직하게는, 상기 코어는 중심선으로부터 반지름 1 ㎛에 이르는 제1 부분 을 포함한다. 상기 제1 부분은 0.25%보다 크고 0.5%보다 작은 상대 굴절률을 갖는다. 바람직하게는, r=0에서 r=1㎛까지의 모든 반지름에서 d△/dR은 -0.15%/㎛보다 크다. 바람직하게는, △(r=0㎛)와 △(r=1㎛) 간의 차의 절대값은 0.1% 미만이다.
바람직하게는, 상기 코어는 상기 제1 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제2 부분을 더 포함한다. 상기 제2 부분은 반지름 2.5㎛에 이르기까지 연장되며, △은 0.20%와 0.45% 사이의 값을 가진다. 바람직하게는, r=1에서 r=1.5㎛에서의 모든 반지름에 대해 △은 0.3%보다 크며 0.45%보다 작다. 몇몇 바람직한 실시예에서, r=1.5에서 r=2.5㎛에서의 △은 0.2%보다 크며 0.35%보다 작다.
바람직하게는, 상기 코어는 상기 제2 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제3 부분을 더 포함한다. 상기 제3 부분은 반지름 4.5㎛에 이르기까지 연장되며, △은 0.15%와 0.35% 사이의 값을 가진다. 바람직하게는, 상기 제3 부분은 반지름 2.5 내지 4.5㎛ 사이의 모든 반지름에 대해 △가 0.2%보다 크며 0.3%보다 작다. 바람직하게는, 상기 제3 부분의 어떠한 반지름 간의 △의 차이의 절대값은 0.1%보다 작다. 바람직하게는, 상기 제3 부분에서 r=2.5㎛와 r=4.5㎛ 사이에 속하는 어떠한 반지름 간의 △의 차이의 절대값은 0.1%보다 작다.
바람직하게는, 상기 코어는 상기 제3 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제4 부분을 더 포함한다. 상기 제4 부분은 반지름 6㎛에 이르기까지 연장되며, △은 0.1%와 0.3% 사이의 값을 가진다. 몇몇 바람직한 실시예에서, r=4.5㎛에서 r=5㎛까지의 △는 0.2%보다 크며 0.3%보다 작다. 바람직하게는, r=5㎛에서 r=6㎛까지의 △은 0.15%보다 크며 0.3%보다 작다.
바람직하게는, 상기 코어는 상기 제4 부분을 직접 이웃하여 둘러싼 제5 부분을 더 포함한다. 상기 제5 부분은 반지름 9㎛에 이르기까지 연장되며, △은 0.0%와 0.15% 사이의 값을 가진다. 바람직하게는 △(r=5.5㎛)＞0.1%이고, 바람직하게는 △(r=6㎛)＞0%이다.
몇몇 바람직한 실시예에서, AOEAL01 및 AOEAL02는 모두 400㎛2보다 작다.
몇몇 바람직한 실시예에서, 0.5＜AOEAL01/AOEAL02＜2 이다. 다른 바람직한 실시예에서, 0.6＜AOEAL01/AOEAL02＜1.5 이다.
바람직한 실시예의 제2 하위 그룹에 있어서, 본 발명의 광섬유는: 굴절률 프로파일과 중심선을 가지는 코어; 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함하고, 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고, 약 50km보다 큰 길이의 광섬유에 대한 절대 SBS 임계값은 9.5dB보다 크다. 바람직하게는 상기 광유효영역은 80㎛2와 110㎛2 사이에 존재한다. 바람직하게는, 1380nm에서의 감쇄값은 0.3dB 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크다. 바람직하게는, 상기 광섬유는 1550nm에서 32mm 직경의 굴곡 손실이 0.03dB/turn 이하이다. 바람직하게는 상기 광섬유는 1300nm보다 작은 케이블 컷오프를 갖는다.
바람직한 실시예의 제3 하위 그룹에 있어서, 본 발명의 광섬유는: 굴절률 프로파일과 중심선을 가지는 코어; 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포 함하고, 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고; 약 50km보다 큰 길이의 광섬유에 대한 절대 SBS 임계값은 9.5dB보다 크며; 1300nm보다 작은 케이블 컷오프를 가지며; 1550nm에서 32mm 직경의 굴곡 손실이 0.03dB/turn 이하이다.
바람직한 실시예의 제4 하위 그룹에 있어서, 본 발명의 광섬유는: 굴절률 프로파일과 중심선을 가지는 코어; 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함하고; 약 50km보다 큰 길이의 광섬유에 대한 절대 SBS 임계값은 9.5dB보다 크며; 1380nm에서의 감쇄값은 0.3dB 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크다. 바람직하게는, 1380nm에서의 감쇄값은 0.1dB 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크다. 더욱 바람직하게는, 1380nm에서의 감쇄값은 0.05dB 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크다. 바람직한 실시예에서, 1380nm에서의 감쇄값은 1310nm에서의 감쇄값이다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 1380nm에서의 감쇄값은 0.3dB 미만이다. 바람직하게는, 절대 SBS 임계값은 9.0dB보다 크고, 더욱 바람직하게는 9.5dB보다 크다. 바람직하게는 상기 광유효영역은 1550nm에서 80㎛2보다 크고, 더욱 바람직하게는 80㎛2와 120㎛2 사이에 존재한다.
바람직한 실시예의 제5 하위 그룹에 있어서, 본 발명의 광섬유는: 소정의 길이; 굴절률 프로파일과 중심선을 가지는 코어; 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함하고; 상기 광섬유는 1550nm에서 감쇄값을 가지며; 상기 코어의 굴절률은 다음의 조건이 되도록 선택된다: 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크 고; 절대 SBS 임계값은 9.5 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))]dB보다 크다(여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km]). 바람직하게는, 1380nm에서의 감쇄값은 0.3dB/km 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크다. 바람직하게는, 상기 광섬유는 1550nm에서 32mm 직경의 굴곡 손실이 0.03dB/turn 이다. 바람직하게는, 상기 광섬유는 1300nm보다 작은 케이블 컷오프를 가진다.
바람직한 실시예의 제6 하위 그룹에 있어서, 본 발명의 광섬유는: 소정의 길이; 굴절률 프로파일과 중심선을 가지는 코어; 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함하고; 상기 광섬유는 1550nm에서 감쇄값을 가지며; 상기 코어의 굴절률은 다음의 조건이 되도록 선택된다: 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크고; 절대 SBS 임계값은 9.5 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))]dB보다 크다(여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km]); 케이블 컷오프는 1300nm 미만이며; 1550nm에서 32mm 직경의 굴곡 손실이 0.03dB/turn이다.
바람직한 실시예의 제7 하위 그룹에 있어서, 본 발명의 광섬유는: 굴절률 프로파일과 중심선을 가지는 코어; 상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함하고; 절대 SBS 임계값은 8.5 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))]dB보다 크다(여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km]); 1380nm에서의 감쇄값은 0.3dB 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크다. 바람직하게는, 1380nm에서의 감쇄값은 0.1dB 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크며, 더욱 바람직하게는 1380nm 에서의 감쇄값은 0.05dB 이하이고 1310nm에서의 감쇄값보다 크다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 1380nm에서의 감쇄값은 1310nm에서의 감쇄값 이하이다. 바람직한 실시예에서, 1380nm에서의 감쇄값은 0.3dB 미만이다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 절대 SBS 임계값은 9.0 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))]dB보다 크다(여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km]). 다른 바람직한 실시예에서, 절대 SBS 임계값은 9.5 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))]dB보다 크다(여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km]).
바람직하게는, 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2보다 크다. 더욱 바람직하게는, 1550nm에서의 광유효영역은 80㎛2와 120㎛2 사이에 존재한다.
도 4는 본 명세서에 개시된 광도파 섬유(300)를 나타내는 개략도이다. 광도파 섬유(300)는 코어(100)와, 코어(100)를 직접 이웃하여 둘러싸는 클래드층(200)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 클래드층은 게르마니아(germania) 또는 플루오린(fluorine) 도우펀트를 함유하고 있지 않다. 더욱 바람직하게는, 본 명세서에 개시된 광섬유의 클래드층(200)은 순수 또는 실질적으로 순수한 실리카(silica)이다. 클래드층(200)은 클래드 물질로 이루어진다. 상기 클래드 물질은, 예를 들면 레이다운 공정(laydown process)에서 증착되거나, 로드-인-튜브(rod-in-tube)의 광학적 배열에서의 튜브와 같은 재킷팅(jacketing)의 형태로 제공되거나, 또는 증착 물질 과 재킷의 조합으로 이루어진다. 클래드층(200)은 하나 이상의 도우펀트를 포함할 수 있다. 클래드층(200)은 1차코팅(P)과 2차코팅(S)에 의해 둘러싸여 있다. 클래드층(200)의 굴절률은, 본 명세서의 다른 부분에 언급된 바와 같이, 상대 굴절률 퍼센티지를 계산하는데 이용된다.
도면을 참조하면, 클래드층(200)은 굴절률 nc를 가지고, △(r)=0%로 정의되는 코어를 둘러싸고 있으며, 상기 nc는 광섬유의 다양한 부분의 굴절률 퍼센티지 또는 광섬유의 성능을 계산하는데 사용된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 광섬유(300)는 광 섬유 통신 시스템(30)에 이용될 수 있다. 시스템(30)은 송신기(34)와 수신기(36)를 포함한다. 여기서, 광섬유(300)는 송신기(34)와 수신기(36) 간의 광 신호의 전송을 가능하게 한다. 시스템(30)은 바람직하게는 양방향(2-way) 통신이 가능하다. 여기서, 송신기(34)와 수신기(36)는 설명의 목적으로 작성된 것이다. 시스템(30)은 바람직하게는 본 명세서에서 개시된 광섬유의 섹션 또는 전장(span)을 포함한다. 시스템(30)은 또한, 본 명세서에서 개시된 바와 같은 하나 이상의 광섬유의 섹션 또는 전장을 광학적으로 연결하는 하나 이상의 광 소자를 포함한다. 상기 광 소자는 하나 이상의 재생기, 증폭기 또는 분산 보상 모듈(dispersion compensating module)을 포함한다. 적어도 하나의 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 광 섬유 통신 시스템은 송신기, 상기 송신기와의 사이에 재생기 없이 광섬유에 의해 연결된 수신기를 포함한다. 다른 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 광섬유 통신 시스템은 송신기, 상기 송신기와의 사이에 증폭기 없이 광섬유에 의해 연결된 수신기를 포함한다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 광섬유 통신 시스템은 송신기, 상기 송신기와의 사이에 증폭기, 재생기 또는 리피터(repeater) 없이 광섬유에 의해 연결된 수신기를 포함한다.
도 22는 본 명세서에 개시된 광섬유 통신 시스템(400)의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다. 시스템(400)은 송신기(434)와 광 전송 라인(440)에 의해 상기 송신기(434)에 광학적으로 연결된 수신기(436)를 포함한다. 광 전송 라인(440)은, 본 명세서에서 개시된 바와 같이 넓은 유효영역과 높은 SBS 임계값을 가지는 광섬유인 제1 광섬유(442)와, 1550nm에서의 분산값이 -70과 -150ps/nm-km 사이에 존재하는 제2 광섬유(444)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 제2 광섬유는; 양(+)의 상대 굴절률을 가지는 중심세그멘트와, 상기 중심세그멘트를 직접 이웃하여 둘러싸며 음(-)의 상대 굴절률을 가지는 해자세그멘트와, 상기 해자세그멘트를 직접 이웃하여 둘러싸며 양(+)의 상대 굴절률을 가지는 고리세그멘트를 가지는 상대 굴절률 프로파일을 갖는다. 바람직하게는, 상기 제2 광섬유는, 중심세그멘트가 1.6%와 2% 사이에서 최대 상대 굴절률을 가지고, 해자세그멘트가 -0.25%와 -0.44% 사이에서 최소 상대 굴절률을 가지며, 상기 고리세그멘트가 0.2%와 0.5% 사이에서 최대 상대 굴절률을 가진다. 바람직하게는, 상기 제2 광섬유의 중심세그멘트는 외곽측 반지름이 1.5 내지 2㎛이며, 해자세그멘트는 외곽측 반지름이 4 내지 5㎛이며, 링세그멘트는 중앙부 반지름이 6 내지 7㎛이다. 상기 제2 광섬유의 예는 미국특허출원 공개번호 제2003/0053780호(공개일: 2003.03.20) 시리얼 번호 제10/184,377호의 도 4 또는 도 6에 도시된 바와 같다. 제1 광섬유(442) 및 제2 광섬유(444)는, 도 22의 X로 표시된 바와 같이, 용접 접합, 광 커넥터 등에 의해 광학적으로 연결될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 광섬유의 카파(k1)는 상기 제2 광섬유의 카파(k2)와 매칭된다. 여기서, k1/k2는 바람직하게는 0.8 내지 1.2의 값을 가지고, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1.1의 값을 가지며, 더더욱 바람직하게는 0.95 내지 1.05의 값을 가진다. 또한, 광 전송 라인(440)는 하나 이상의 컴포넌트 및/또는 다른 광섬유(예를 들면, 광섬유 및/또는 컴포넌트 간 하나 이상의 "피그테일(pigtail) 광섬유"(445))를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 제2 광섬유(444)의 적어도 일 부분은 선택적으로 분산 보상 모듈(dispersion compensating module, 446)의 내부에 배치될 수 있다. 광 전송 라인(440)은 송신기(434)와 수신기(436) 간의 광 신호의 전송이 이루어지도록 한다. 바람직하게는, 상기 광 전송 라인 내의 잔류 분산은 광섬유 100km 당 약 5ps/nm보다 작다.
바람직하게는, 본 명세서에 개시된 광섬유는 낮은 함수율(water content)을 가지고, 바람직하게는 낮은 워터 피크(water peak)를 나타내는 광섬유, 즉 특정 파장 영역, 특히 E-밴드에서 비교적 낮은 그러나 존재하는 워터 피크를 나타내는 광섬유를 갖는다.
낮은 워터 피크를 나타내는 광섬유의 제조 방법은 PCT출원공개번호 WO00/64825호, WO01/47822호 및 WO02/05161호에 개시된 바 있으며, 상기 각 공보에 개시된 내용은 본 명세서의 개시범위에 포함된다.
수트 예비성형물(soot preform) 즉 수트체(soot body)는 바람직하게는 유동 하는(moving) 유체 혼합물(fluid mixture)의 적어도 일부 성분을 화학적으로 반응시킴으로써 형성된다. 상기 유체 혼합물은, 실리카계(silica-based) 반응물을 형성하기 위한 산화제 매체(oxidizing medium) 형태의 하나 이상의 유리성형 전구체를 포함한다. 상기 반응물의 적어도 일부는 통기성 실리카 몸체를 형성하기 위해 기판(substrate)을 향하고, 상기 반응물의 적어도 일부는 산소와 결합한 수소를 포함한다. 상기 수트체는, 예를 들면 OVD 공정을 통해 수트 층을 베이트로드(bait rod)에 증착함으로써 형성될 수 있다.
기판 또는 베이트로드 또는 맨드렐(mandrel)은 오목한 또는 튜브형의 핸들과 같은 글라스 몸체를 통해 삽입되어 선반 위에 장착된다. 상기 선반은 상기 맨드렐을 수트 발생 버너에 근접되도록 회전 및 이동시킬 수 있도록 설계된다. 맨드렐이 회전 및 이동되면서, 일반적으로 수트로 알려진 실리카계 반응물은 상기 맨드렐로 향한다. 실리카계 반응물의 적어도 일부는 상기 맨드렐 상에 그리고 상기 핸들의 일 부분에 증착됨으로써 몸체를 형성한다.
요구되는 양의 수트가 상기 맨드렐 상에 증착되면, 수트 증착은 종료되며 맨드렐은 상기 수트체로부터 분리된다.
맨드렐의 분리로부터, 상기 수트체에는 축방향으로 관통되는 중심선 홀이 정의된다. 바람직하게는, 상기 수트체는 핸들에 의해 다운피드 디바이스(downfeed device)에 매달려 강화로(consolidation furnace) 내에 위치된다. 상기 핸들로부터 멀리 위치한 중심선 홀의 단부는, 바람직하게는 상기 수트체를 강화로 내에 위치시키기 전에 바닥 플러그(plug)로 막음한다. 바람직하게는 상기 바닥 플러그는 상기 수트체에 관하여 마찰력에 의해 위치 및 지지된다. 상기 플러그는 상기 수트체 내부에 삽입이 용이하도록 그리고 적어도 일시적인 고정이 이루어지도록 테이퍼진 것이 바람직하다.
상기 수트체는, 예를 들면 수트체를 상기 강화로 내부에서 염소가 함유된 대기 중에 그리고 상승된 온도로 노출시킴으로써, 화학적으로 건조시키는 것이 바람직하다. 염소가 함유된 대기는 상기 수트체로부터 수분과 다른 불순물을 효과적으로 제거한다. 반면에, 이러한 방법은 수트체로부터 제조되는 광도파 섬유의 특성에 바람직하지 못한 영향을 미칠 수도 있다. OVD를 통해 형성된 수트체에서는, 상기 염소는 수트를 통해 충분히 유동함으로써, 중심선 홀을 둘러싼 중심선 영역을 포함하여 전체 전구체를 효과적으로 건조시킬 수 있다.
상기 화학적 건조 단계를 행한 후에는, 상기 노(furnace)의 온도는 상기 수트 블랭크(blank)를 소결된 유리 전구체로 강화시키기에 충분한 온도, 바람직하게는 약 1500℃로 상승한다. 다음으로, 상기 중심선 홀은 상기 강화 단계 동안 닫힌다. 이로써 상기 중심선 홀은, 닫힘공정이 행해지기 전에, 수소 화합물에 의해 다시 적셔지는 기회를 가질 수 없게 된다. 바람직하게는, 상기 중심선 영역은 약 1ppb보다 작은 가중 평균 OH 성분을 가진다.
따라서, 강화 과정에서 상기 중심선 홀을 막음으로써 상기 중심선 홀이 수소 화합물이 함유된 대기중에 노출되는 것을 감소 내지 방지할 수 있다.
상기에서 또는 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 바와 같이, 상기 플러그는 바람직하게는 약 31ppm보다 작은 질량의 수분을 함유하는 유리체, 예를 들면 용융 시킨 수정 플러그이고, 더욱 바람직하게는 약 5ppb보다 작은 질량의 수분을 함유하는 유리체, 예를 들면 화학적으로 건조시킨 실리카 플러그이다. 전형적으로, 그러한 플러그는 염소를 함유하는 대기에서 건조되나, 다른 화학적 건조제를 함유하는 대기 또한 이용될 수 있다. 이상적으로는, 상기 유리 플러그는 질량이 1ppb 미만인 수분이 함유될 것이다. 이에 더하여, 상기 유리 플러그는 바람직하게는 두께가 200㎛ 내지 2mm인 얇은 벽을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 상단부 유리의 적어도 일 부분은 플러그는 두께가 0.2mm 내지 0.5mm인 얇은 벽을 갖는다. 더더욱 바람직하게는, 연장된 부분(66)은 두께가 0.3mm 내지 0.4mm인 얇은 벽을 갖는다. 벽이 얇을수록 확산이 촉진되나, 취급 시 깨지기 쉽다는 단점이 있다.
따라서, 상기 중심선 홀이 막음되어 홀 내에 진공상태를 만든 후에는, 불활성 가스가 상기 중심선 홀로부터 바람직하게 확산된다. 그리고, 얇은 벽을 갖는 유리 플러그는 상기 불활성 가스가 상기 중심선 홀로부터 빠르게 확산할 수 있도록 한다. 플러그가 얇을수록 확산속도가 커진다. 강화된 유리 전구체는 팽창하기에 충분한 온도로 가열되며, 바람직하게는 약 1950 내지 2100℃로 가열된다. 이로써, 원통형의 유리체를, 예를 들면 코어 줄기(cane) 즉 광섬유, 형성하기 위해 상기 전구체의 직경을 줄일 수 있다. 상기 광섬유에서, 중심선 홀은 붕괴하여 고체의 중심선 영역을 형성한다. 강화 중 막음된 중심선 홀 내부에 유지되는 감소된 압력은, 일반적으로 드로우(draw) 공정 중 상기 중심선 홀의 클로져(closure)를 완성하기에 충분하다. 결과적으로, 전체적인 O-H 오버톤(overtone) 광 감쇄가 달성된다. 예를 들면, 950nm 또는 1240nm 등 다른 OH 유도된 워터 피크뿐 아니라 1383nm에서의 워터 피크는 감소될 수 있으며, 심지어 사실상 제거될 수도 있다.
낮은 워터 피크는 일반적으로 감쇄 손실, 특히 1340nm와 1470nm 사이의 전송 신호에서의 감쇄 손실을 낮춘다. 게다가, 낮은 워터 피크는 광섬유와 광학적으로 결합되는 펌프 LED, 예를 들면 하나 이상의 파장에서 작동하는 라만 펌프(Raman pump) 또는 라만 증폭기 펌프(Raman amplifier pump)의 펌프 효율을 향상시킨다. 바람직하게는, 라만 증폭기 펌프는 작동이 요구되는 파장 또는 파장 영역보다 100nm 정도 낮은 하나 이상의 파장에서 펌프 작용을 한다. 예를 들면, 1550nm 주위의 파장에서 작동 신호를 운반하는 광섬유는 약 1450nm 주위의 파장에서 펌프 작용을 하는 라만 증폭기에 의해 펌핑될 수 있다. 따라서, 1400nm 내지 1500nm의 파장 영역에서의 낮은 광섬유 감쇄는 펌프 감쇄를 감소시키고 펌프 효율, 예를 들면 특히 1400nm 주위의 펌프 파장에 대해 펌프 파워의 mW당 이득을 증가시키는 경향이 있다. 일반적으로, 광섬유의 OH 불순물이 증가할수록 높이뿐만 아니라 폭에 있어서도 워터 피크는 증가한다. 따라서, 신호 파장의 작동이나 펌프 파장을 가지는 증폭의 면에 있어서, 작은 워터 피크에 의해 보다 효율적인 작동을 위한 선택의 폭이 더 넓어진다. 따라서, OH 불순물을 감소시키면 손실, 예를 들면 1260nm 내지 1650nm 사이의 파장에 대한 손실을 줄일 수 있으며, 특히 1383nm에서의 워터 피크 영역에서 발생되는 손실을 줄일 수 있음에 따라 보다 효율적인 시스템 작동이 가능해진다.
본 명세서에서 개시된 광섬유는 낮은 PMD 값을 나타내며, 특히 OVD 공정에 으해 제조된 경우에 그러하다. 광섬유의 스피닝(spinning) 시에도 상기 광섬유에 대한 PMD 값을 낮출 수 있다.
본 명세서에 개시된 광섬유, 특히 게르마늄이 도핑된(Ge-doped) 광섬유의 브릴루앙 산란 손실(Brillouin scattering loss)은 드로우(draw) 과정에서 광섬유에 적용되는 장력을 조절함으로써 감소시킬 수 있다. 광섬유가 드로우되기 위해서는 광섬유 예비성형물의 적어도 일 부분, 바람직하게는 단부(end portion)가 고온으로 가열되며, 이는 상기 예비성형물을 RF 유도로(induction furnace)로 낮추고 녹는점으로 가열시킴으로써 달성된다. 상기 예비성형물은 높은 순도(purity)와 낮은 게르마늄 실리케이트(germanium silicate) 유리 코어와, 이를 둘러싼 더 낮은 굴절률의 유리 클래드층을 포함한다. 다음으로, 적절히 조절된 장력으로 상기 예비성형물을 가열함으로써 광섬유를 드로우잉 한다. 상기 예비성형물을 충분히 가열한 상태에서 유리 가닥(strand)이 내장된 단부(end portion)를 녹이고, 상기 유리 가닥을 광섬유 드로우잉 스테이션(fiber drawing station)에 삽입한다. 이에 따라, 원하는 지름과 균일성(uniformity)으로 파라미터가 조정된 광섬유가 제조된다. 상기 광섬유의 드로우잉 속도와 장력은 컴퓨터로 제어될 수 있다. 광섬유의 드로우잉 장력은 최소 10 내지 50g에서 최대 150 내지 250g의 사인파, 삼각파 또는 바람직하게는 사다리꼴파의 파형의 형태로 광섬유의 길이에 대응하여 조절된다. 여기서 사인파는 실제 사인파의 양(+)의 부분만을 말하며, 그 파장은 본 명세서에 개시된 바와 같이 상기 최소 장력 범위로부터 상기 최대 장력 범위를 지나 다시 상기 최소값으로 되돌아가기까지의 길이이다. 바람직한 사인파의 파장은 3 내지 30km이다. 바람직한 삼각파의 파형은 3 내지 30km의 길이에 따른 베이스에 의해 정해지며, 바람직한 사 다리꼴파의 파형은 광섬유의 길이에 따른 한 쌍의 베이스를 가지는 바 주(major) 베이스는 3 내지 15km의 범위에서 부(minor) 베이스는 1 내지 13km의 범위에서 정해진다. 최종적으로 드로우잉된 제품은, 게르마늄이 도핑된 코어와 상기 코어를 둘러싼 클래드층을 가지는 광섬유가 된다. 상기 코어는 조절된 변형율(strain)의 반복 패턴에 의해 특징지어진다. 상기 변형율은, 10 내지50g의 드로우 응력에 의해 생성되는 저점(low)과 150 내지 250g의 드로우 응력에 의해 생성되는 고점(high) 사이에서 길이로 조절이 된다. 조절 패턴(modulation pattern)은 3 내지 30km의 반복되는 길이에 의해 특징지어진다. 상기 패턴의 파형은 바람직하게는 사인파, 삼각파 또는 사다리꼴파이다. 이상과 관련하여, 미국특허등록 제5,851,259호는 본 명세서에 개시된 범위에 포함된다.
본 명세서에 개시된 모든 광섬유는 광신호 전송 시스템에 적용될 수 있다. 상기 광신호 전송 시스템은 바람직하게는 송신기, 수신기 그리고 광 전송 라인을 포함한다. 상기 광 전송 라인은 상기 송신기 및 상기 수신기와 광학적으로 결합된다. 상기 광 전송 라인은 바람직하게는, 적어도 하나의 광섬유 섹션을 포함하는 하나 이상의 광섬유 전장(span)을 포함한다.
상기 시스템은 바람직하게는 상기 광섬유 섹션에 광학적으로 결합된, 라만 증폭기와 같은 적어도 하나의 증폭기를 더 포함한다.
상기 시스템은 바람직하게는 상기 광 전송 라인에 광신호를 전달할 수 있는 복수의 채널을 상호 연결하기 위한 다중화기(multiplexer)를 더 포함한다. 이에 따라 상기 광 전송 라인은 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 3개, 더욱 바람직하게 는 적어도 10개의 광신호가 1260nm와 1625nm 사이의 파장에서 전달된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 신호는 다음의 파장 영역의 적어도 하나에서 전달된다: 1310nm 밴드, E-밴드, S-밴드, C-밴드 그리고 L-밴드.
몇몇 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 코어스(coarse) 파장 분할 다중화 모드에서 작동할 수 있다. 여기서, 다음의 파장 영역 중 적어도 하나 바람직하게는 적어도 2개에서 하나 이상의 신호가 전달된다: 1310nm 밴드, E-밴드, S-밴드, C-밴드 그리고 L-밴드.
하나의 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 20km 이하의 길이를 가지고 본 명세서에 개시된 광섬유 섹션을 포함한다. 다른 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 20km를 초과하는 길이를 가지고 본 명세서에 개시된 광섬유 섹션을 포함한다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 70km를 초과하는 길이를 가지고 본 명세서에 개시된 광섬유 섹션을 포함한다.
하나의 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 약 1Gbit/s 이하에서 작동한다. 다른 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 약 2Gbit/s 이하에서 작동한다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 약 10Gbit/s 이하에서 작동한다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 약 40Gbit/s 이하에서 작동한다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 약 40Gbit/s 이상에서 작동한다.
바람직한 실시예에서, 본 명세서에 개시된 시스템은 광소스, 상기 광소스에 광학적으로 결합되고 본 명세서에 개시된 바에 따른 광섬유, 상기 광섬유에 광학적으로 결합되어 상기 광섬유를 통해 전송되는 광신호를 수신하는 수신기를 포함한 다. 상기 광소스는 상기 광소스에 의해 생성된 광신호에 대해 디더링(dithering), 및/또는 상변조(phase modulating), 및/또는 진폭변조(amplitude modulating)를 수행하며, 상기 광신호는 상기 수신기에 의해 수신된다.
입력전력이 정의된 범위내에서 변화함에 따라, 유도 브릴루앙 산란(SBS)은 입력전력(Pin) 및 역산란전력(backscattered power, Pbs)을 기록하는 측정 시스템에 의해 측정될 수 있다.
광섬유를 특정짓는 SBS 임계값을 결정하기 위한 다양한 시스템 및/또는 방법이 사용될 수 있다. 본 명세서에서는 하나의 바람직한 방법 및 시스템이 개시된다.
본 명세서에 개시된 측정 시스템은 광소스, 어븀이 도핑된(erbium-doped) 광섬유 증폭기(EDFA), 가변 광 감쇄기(variable optical attenuator, VOA), 편광 제어기(polarization controller), 2-by-2 결합기(coupler) 또는 광 서큘레이터(circulater)와 같은 광전력 라우팅(routing) 소자, 광전력 디텍터(detector) 및 전력미터기(power meter)를 포함한다. FC/APC 커넥터를 가지는 단일 모드의 패치코드(patchcord)가 상기 구성요소들에 결합된다. 대표적인 측정 시스템은 도 20에 도시된 바와 같다.
광소스는 조정할 수 있거나 단일 파장을 갖는 연속파 레이저로서, 약 150Hz 또는 그 이하의 매우 좁은 스펙트럼 폭을 갖는다. 상기 파장은 바람직하게는 1550nm 근방을 중심으로 하고 있으나, 상기 EDFA 유도(gain) 밴드 내에서 다양한 값을 가질 수도 있다. EDFA는 상기 광신호를 테스트 대상인 광섬유의 SBS를 유도할 수 있는 전력 레벨로 증폭시키는데 사용된다. VOA는 테스트 대상이 광섬유 내부에 진입되는 광전력을 다양하게 변화시키는데 사용된다. 상기 VOA는, 넓은 입력전력의 범위에 걸쳐 입력전력과 역산란전력을 측정할 수 있도록 충분한 미세 단계 크기와 충분한 범위를 제공하는데 사용된다. 편광 제어기 소자는 바람직하게는 100%의 편광 및 안정한 상태의 편광을 달성하기 위해 사용된다. 2-by-2 방향 결합기(directional coupler) 또는 광 서큘레이터는 테스트 대상인 광섬유에 전력을 인가하고, 역산란전력(B포트) 및/또는 입력전력(A포트)을 모니터하는 것을 지원한다. 테스트 대상인 광섬유(FUT)는 용융 결합(fusion splice) 또는 다른 무반사 결합(reflectionless connection) 소자 또는 방법을 통해 상기 결합기 또는 서큘레이터에 결합된다. C포트에서의 출력전력을 모니터하기 위해 제3의 디텍터가 사용될 수도 있다. 본 명세서에서 특별히 언급되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 SBS 임계값은 연속파 레이저의 출력을 상기 광섬유에 인가하는 것에 대응하는 값이다. 여기서, 상기 연속파 레이저는 약 150kHz 이하의 매우 좁은 스펙트럼 폭을 갖는다. 같은 광섬유에 디터링된 또는 더 넓은 스펙트럼 폭을 가지는 소스의 출력이 인가되는 경우에는 더 높은 임계값이 얻어질 수 있다. 본 명세서에서 개시된 SBS 임계값은 다른 언급이 없는 한 약 50km의 길이를 갖는 광섬유에 대한 값이다. 그러나, SBS 임계값 측정은 서로 다른 길이의 광섬유에 대해서도 수행될 수도 있다.
측정을 수행하기 위해, 광섬유는 상기 시스템에 결합되고, 결합기의 탭(tap)은 상기 광전력 디텍터에 연결된다. 레이저가 출력되고, EDFA는 고정된 출력전력을 생성한다. VOA 감쇄는, 소정의 선택된 범위에 걸쳐서 높은 삽입 손실값으로부터 0 에 이르기까지 작은 크기의 증분(increment)으로 단계지어진다. 예를 들면, 일 실시예에서 상기 단계는 0.1dB이고 상기 범위는 20dB이다.
참고 측정값(reference measurement)은 실제 입력전력의 값을 얻기 위해 수행된다. 상기 입력출력은 본 과정 중에 모니터되지만, 상기 참고 측정값은 편광 종속 손실(polarization dependent loss, PDL) 및 결합손실(splice loss)에 대한 감안이 필요없이 실제 입력전력을 결정할 수 있다. 이러한 측정값은 2m 샘플의 광섬유를 테스트함으로써 얻어진다. 상기 광섬유는 축소되어(cutback) C포트에 연결된다. 상기 VOA 스캔은 동일한 영역에 대해 반복되며, 참고 입력전력은 C포트에 기록된다. 이러한 전력값들은 입력전력의 기록에 이용된다. 입력전력 및 역산란전력 레벨은 각 단계에서 기록된다(도 21의 곡선 P 참조).
상기 스캔이 완료되면, 상기 곡선의 제1 및 제2 도함수가 계산된다. 바람직하게는, 제1, 제2 도함수를 계산하기 전에 측정된 데이터를 곡선화시킨다. 본 명세서에서, 절대 SBS 임계값은 제2 도함수가 0이되는 지점에서 정의되며, 상기 지점은 입력전력(mW)의 변화에 대한 역산란전력(mW)의 변화율이 최대점(즉, 극대점)에 달하였다는 것을 나타낸다. 측정된 데이터(곡선 P)와 제1 및 제2 도함수(각각 곡선 P' 및 P")는 도 21에 도시된 바와 같다. 곡선 P'는 입력전력(mW)에 대한 역산란전력(mW)의 1차 도함수를 나타낸다. 곡선 P"는 입력전력(mW)에 대한 역산란전력(mW)의 2차 도함수를 나타낸다. 도 21에서, 곡선 P"의 피크점 P"PEAK의 수평좌표값은 절대 SBS 임계값(SBSt)[dB](도 21의 8.22dB 참조)을 나타낸다. 즉, 상기 제2 도함수 가 최대인 지점에서의 입력전력은 상기 광섬유에 대한 절대 SBS 임계값으로 정의된다.
본 명세서에서 개시된 바와 같이, SBS 임계값은 고정된 편광 상태를 달성케 하는 편광제어기를 통해 얻어진다. 그러나, SBS 임계값을 측정하기 위한 시스템 및/또는 방법이 대안적인 실시예로서, SBS 임계값은 편광 랜더마이저(randomizer) 또는 스크램블러(scrambler)에 의해 측정될 수 있다. 편광 랜더마이저의 사용으로 인해 측정되는 SBSt 값은, 고정 편광 상태(100%의 편광 정도 및 일정한 편광상태)를 통해 측정된 SBSt 값에 비해, 주어진 광섬유에 대해 약 3dB 정도 증가한다.
본 명세서에서 비교된 SBS 임계값은, 본 명세서에 개시된 광섬유와 유사한 감쇄값을 가지는 것으로서 코닝사(Corning Incorporated)에 의해 제조된 SMF-28 또는 SMF-28e와 대비된다. 각 광섬유에 대해서는 서로 다른 광섬유에 대해 동일한 방법으로 측정된 것이다(즉, 측정 데이터가 사용 가능하다면 동일한 방법 및 동일한 측정 시스템을 적용함). 따라서, 다양한 SBS 임계값 측정 방법(및 시스템)이 존재하더라도, 동일한 방법에 의해 서로 다른 광섬유로부터 측정된 비교값은, 다른 방법을 이용하여 상기 광섬유들로부터 측정되는 비교값과 실질적으로 유사하게 나타난다.
SBS 임계값은 테스트 대상인 광섬유의 길이와 감쇄값에 따라 다양하게 나타난다. 일반적으로, 매우 짧은 길이의 광섬유는 동일한 종류의 더 긴 광섬유에 비해 SBS 임계값이 더 큰 경향이 있다. 또한, 일반적으로 높은 감쇄값을 갖는 하나의 광섬유의 길이는, 낮은 감쇄값을 갖는 다른 유사한 광섬유의 동일한 길이에 비해 SBS 임계값이 더 큰 경향이 있다. 이와 유사한 분석적 표현은 "Raman and Brillouin Non-Linearities in Broadband WDM-Overlay Single Fiber PONs", G.H. BuAbbud et al., ECOC 2003 에 개시되어 있다:
Figure 112005063151072-PCT00037
여기서, gB eff는 브릴루앙 이득 계수(Brillouin gain coefficient), α는 감쇄값, L은 광섬유의 길이, Aeff는 광유효영역이다. 이러한 단순 근사화에서는, SBS 임계값은 광섬유의 유효 길이에 반비례한다. 따라서, 길이 L1에서 측정된 임계값이 P1이라고 하면, 길이 L2에서의 임계값은 다음과 같이 나타난다:
Figure 112005063151072-PCT00038
예를 들면, 본 명세서에서 개시된 SBS 임계값은, 길이 L1이 약 50km이고 1550nm에서의 감쇄값이 약 0.19dB/km인 광섬유에 대응하는 값이다. 따라서, 길이 L2 및 감쇄값 α2를 가지는 본 명세서에 개시된 형태의 광섬유에 대한 SBS 임계값 P2는 다음과 같이 결정된다:
Figure 112005063151072-PCT00039
바람직하게는, 본 명세서에 개시된 광섬유는 실리카계 코어와 클래드층을 포 함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 클래드층의 외곽 지름은 125㎛의 일정한 값을 갖는다. 바람직하게는, 상기 클래드층의 외곽 지름은 상기 광섬유의 길이를 따라 일정한 값을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 상기 광섬유의 굴절률은 원주방향으로 대칭이다.
상기에서 설명된 내용들은, 본 발명의 예시에 불과하며 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 특성을 이해하는데 개략을 제공하도록 의도된 것이다. 첨부된 도면들은 본 발명의 더욱 상세한 이해를 위해 제공된 것으로서 본 명세서의 구성부분을 이룬다. 상기 도면들은 본 발명의 다양한 특성 및 실시예를 도시한 것으로서, 이에 대한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 작동을 설명하는데 기여한다. 본 명세서에서 개시된 발명의 바람직한 실시예에 대해서는, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 개념 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다.

Claims (33)

  1. 광섬유에 있어서,
    소정의 길이와;
    소정의 굴절률 프로파일(refractive index profile)과 중심선을 가지고, 최대 상대 굴절률(relative index profile) △1 MAX을 가지는 중심영역과, 상기 중심영역을 직접 이웃하여 둘러싸며 최소 상대 굴절률 △2 MIN을 가지는 중간영역과, 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸며 최대 상대 굴절률 △3 MAX을 가지는 외곽영역을 포함하고, 상기에서 △1 MAX＞△2 MIN 및 △3 MAX＞△2 MIN인 관계를 가지는 코어; 및
    상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층(clad layer)을 포함하고,
    1550nm에서 소정의 감쇄값(attenuation)을 가지며,
    상기 코어의 상대 굴절률은 데시벨(dB) 단위의 절대 SBS 임계값이 약 9.3 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))](여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km])보다 큰 것을 특징으로 하는 광섬유.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어의 굴절률은 1550nm에서 80㎛2보다 큰 광유효영역(optical effective area)을 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코어의 굴절률은 1400nm 이하의 파장에서 0의 분산값(dispersion)을 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코어의 굴절률은 1550nm의 파장에서 15ps/nm-km보다 큰 분산값을 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코어의 굴절률은 1550nm의 파장에서 0.07ps/nm2-km보다 작은 분산구배(dispersion slope)를 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유.
  6. 제1항에 있어서,
    △1 MAX＞0.4%인 것을 특징으로 하는 광섬유.
  7. 제1항에 있어서,
    △1 MAX＞0, △3 MAX＞0, 및 △2 MIN＞0인 것을 특징으로 하는 광섬유.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 클래드층에 대한 상기 코어 전체의 상대 굴절률은 0보다 큰 것을 특징으로 하는 광섬유.
  9. 제1항에 있어서,
    △1 MAX은 △3 MAX보다 큰 것을 특징으로 하는 광섬유.
  10. 제1항에 있어서,
    △1 MAX은 실질적으로 △3 MAX과 같은 것을 특징으로 하는 광섬유.
  11. 제1항에 있어서,
    △1 MAX은 △3 MAX보다 작은 것을 특징으로 하는 광섬유.
  12. 제1항에 있어서,
    △1 MAX-△2 MIN＞0.25[%]인 것을 특징으로 하는 광섬유.
  13. 제1항에 있어서,
    △2 MIN＜0.4[%]인 것을 특징으로 하는 광섬유.
  14. 제1항에 있어서,
    △2 MIN은 0.1[%]과 0.4[%] 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유.
  15. 제1항에 있어서,
    △3 MAX-△2 MIN＞0.10[%]인 것을 특징으로 하는 광섬유.
  16. 송신기, 수신기 및 상기 송신기와 상기 수신기를 광학적으로 연결하는 광전송라인을 포함하는 광전송시스템에 있어서,
    상기 광전송라인은 소정의 제2 광섬유에 광학적으로 연결된 제1항의 광섬유를 포함하고,
    상기 제2 광섬유는 1550nm에서의 분산값이 -70과 -150[ps/nm-km] 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 광전송시스템.
  17. 광섬유에 있어서,
    소정의 길이와;
    소정의 굴절률 프로파일과 중심선을 가지고, 0.4[%]보다 큰 값의 최대 상대 굴절률 △MAX을 가지는 코어; 및
    상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함하고,
    1550nm에서 소정의 감쇄값(attenuation)을 가지며,
    상기 코어의 굴절률은 데시벨(dB) 단위의 절대 SBS 임계값이 약 9.8 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))](여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km])보다 큰 것을 특징으로 하는 광섬유.
  18. 제17항에 있어서,
    △MAX은 0과 1[㎛] 사이의 반경구간 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 광섬유.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 코어의 굴절률은 1550nm에서 80㎛2보다 큰 광유효영역(optical effective area)을 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 광섬유는 1380nm에서의 감쇄값이 1310nm에서의 감쇄값보다 0.3dB 이하로 더 큰 것을 특징으로 하는 광섬유.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 클래드층에 대한 상기 코어 전체의 상대 굴절률은 0[%]보다 큰 것을 특 징으로 하는 광섬유.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 코어 전체는 1보다 작은 값으로 알파(alpha) 프로파일을 가지는 상대 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 코어는 중심영역과, 상기 중심영역을 직접 이웃하여 둘러싸는 중간영역 및 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸는 외곽영역을 포함하고,
    상기 중심영역은 상기 △MAX을 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유.
  24. 제17항에 있어서,
    상기 코어는,
    최대 상대 굴절률(relative index profile) △1 MAX을 가지는 중심영역과, 상기 중심영역을 직접 이웃하여 둘러싸며 최소 상대 굴절률 △2 MIN을 가지는 중간영역, 및 상기 중간영역을 직접 이웃하여 둘러싸며 최대 상대 굴절률 △3 MAX을 가지는 외곽영역을 포함하고, 상기에서 △1 MAX＞△2 MIN 및 △3 MAX＞△2 MIN인 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유.
  25. 제24항에 있어서,
    △1 MAX＞0, △3 MAX＞0, 및 △2 MIN＞0인 것을 특징으로 하는 광섬유.
  26. 제24항에 있어서,
    △1 MAX은 △3 MAX보다 큰 것을 특징으로 하는 광섬유.
  27. 제24항에 있어서,
    △1 MAX은 실질적으로 △3 MAX과 같은 것을 특징으로 하는 광섬유.
  28. 제24항에 있어서,
    △1 MAX은 △3 MAX보다 작은 것을 특징으로 하는 광섬유.
  29. 제24항에 있어서,
    △1 MAX-△2 MIN＞0.25[%]인 것을 특징으로 하는 광섬유.
  30. 제24항에 있어서,
    △2 MIN＜0.4[%]인 것을 특징으로 하는 광섬유.
  31. 제24항에 있어서,
    △3 MAX-△2 MIN＞0.10[%]인 것을 특징으로 하는 광섬유.
  32. 송신기, 수신기 및 상기 송신기와 상기 수신기를 광학적으로 연결하는 광전송라인을 포함하는 광전송시스템에 있어서,
    상기 광전송라인은 소정의 제2 광섬유에 광학적으로 연결된 제17항의 광섬유를 포함하고,
    상기 제2 광섬유는 1550nm에서의 분산값이 -70과 -150[ps/nm-km] 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 광전송시스템.
  33. 광섬유에 있어서,
    소정의 굴절률 프로파일과 중심선을 가지는 코어; 및
    상기 코어를 직접 이웃하여 둘러싼 클래드층을 포함하고,
    1550nm에서 소정의 감쇄값(attenuation)을 가지며,
    상기 코어의 굴절률은 데시벨(dB) 단위의 절대 SBS 임계값이 약 8.5 + log[(1-e-(0.19)(50)/4.343))/(1-e-(α)(L)/4.343))](여기서, L: 길이[km], α: 1550nm에서의 감쇄값[dB/km])보다 크고,
    1380nm에서의 감쇄값이 1310nm에서의 감쇄값보다 0.3dB 이하로 더 큰 것을 특징으로 하는 광섬유.
    큰 것을 특징으로 하는 광섬유.
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