KR20040014669A

KR20040014669A - 분산 기울기 보상 광섬유 및 그 광섬유를 포함한 전송 링크

Info

Publication number: KR20040014669A
Application number: KR10-2004-7000504A
Authority: KR
Inventors: 루 장
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-14
Also published as: DE60232448D1; JP2005520181A; US20030053780A1; US20040234220A1; WO2003007035A2; JP4252894B2; EP1405114B1; WO2003007035A3; EP1405114A2; AU2002354606A1; US6768852B2; US6961500B2

Abstract

본 발명에 따른 C-밴드 윈도우에서의 SMF 구간의 분산 및 기울기를 보상하기 위하여 적용되는 DCF는 굴절률 △c를 가지는 클래딩 층에 의해 둘러싸인 코어를 포함한다. 상기 코어는 적어도 세개의 방사상으로 인접한 부분들, 양의 상대 굴절률 △1을 가지는 중심 코어 부분과, 음의 상대 굴절률 △2를 가지며 상기 중심 코어 영역을 둘러싸고 있는 모트 부분 및 양의 상대 굴절률 △3을 가지며 상기 모트 부분을 둘러싸고 있는 링 부분을 구비하며, 여기서 △1>△3>△c>△2이다.

DCF는 파장 1546nm에서 -0.29ps/(nm²·km)의 분산 기울기를 가지며, 파장 1546nm에서 -100ps/(nm·km)보다 작고 -120ps/(nm·km)보다 큰 분산을 가지며, 파장 1546nm에서 바람직하게 250 내지 387의 카파값(κ)을 갖는다. DCF는 1500nm보다 작은 컷오프 파장을 가지며, 파장 1550nm에서 0.6dB/km보다 작은 감쇠를 가지며, 파장 1550nm에서 40mm의 맨드럴(mandrel)은 0.01dB/m보다 작은 밴드 손실을 가진다.본 발명에 따른 전송링크는 -100보다 작고 -120보다 큰 분산을 가지는 SMF와 DCF의 결합을 포함한다.

Description

분산 기울기 보상 광섬유 및 그 광섬유를 포함한 전송 링크{Dispersion and slope compensating optical fiber and transmission link including same}

적은 비용에 더많은 대역폭을 확보하기 위하여, 통신 산업계는 높은 채널의 밀집 파장 분할 다중화(Dense Wavelength Division Multiplexing; DWDM) 구조로, 더 멀리 도달하는 시스템으로 그리고 높은 전송율로 전환하고 있다. 이러한 변화는 색분산 처리를 시스템 구현에 있어서 중요하게 고려하도록 하였으며, 시스템 디자이너는 전채널 구성을 통해 정확한 분산 보상 능력을 요구하게 되었다. 오늘날, 분산을 해결하기 위한 유일한 실용적인 광대역 상업 기술은 분산 보상 모듈(Dispersion Compensating Modules; DCMs), 즉 적절한 길이의 분산 보상 광섬유가 그위에 감겨져 있는 스풀(spool)이다. 밀집 파장 분할 다중화가 16 채널, 32채널, 40채널 그리고 그 이상으로 전개되어감에 따라, 광대역 분산이 보상된 제품이 더욱더 요구된다. 현대의 많은 통신 시스템은, 1310nm 주위에서 분산이 0이되도록 최적화되어 있지만 1550nm 근처의 파장에서도 신호를 효과적으로 전송하는데 사용할 수 있는 SMFs를 가지고 있다. 이것은 에르븀이 도핑된(erbium-doped) 섬유 증폭기를 사용 가능하도록 하였다. 그리고 그와 같은 SMF 제품으로는 코닝 인코퍼레이트에서 제작한 SMF-28^TM이 있다. 종래 기술에 따른 도 2는 그와 같은 SMF의 굴절율 프로파일을 도시하고 있다. 통상, 그와 같은 광섬유는 1550nm에서 17ps/(nm·km)의 분산을 나타내며, 약 0.058ps/(nm²·km)의 분산기울기를 나타낸다.

높은 비트율의 시스템(〉10Gbs)과, 장거리 도달 시스템(〉500km) 그리고 광네트워크와 관련한 관심이 지속됨에 따라 SMF로 데이터를 전송할 수 있는 네트워크에 DCFs의 사용은 필수적이다.

높은 비트율, 장거리 도달 그리고 광대역은 분산을 필요로 하지만, 분산 기울기에 있어서 좀더 정밀한 보상을 필요로 한다.

결과적으로, DCF가 보상이 요구되는 SMF 전송 섬유의 분산과 분산 기울기에 부합되는 분산 특성을 갖는 것은 바람직하다. 주어진 파장에 있어서 분산과 분산 기울기 비율은 카파(k)로 표시된다. 카파는 주어진 전송 섬유에 있어서 파장 함수로 변환한다. 따라서, DCF의 카파값을 운용 윈도우(Operrating window)에서의 전송 섬유의 카파값과 일치시키는 것은 상당히 중요하다.

특히, 파장 1550nm의 부근의 넓은 파장 밴드에서 SMF의 분산을 보상할 수 있는 능력이 있는 대체 가능한 DCFs를 개발하는 것이 바람직할 만하다.

본 발명은 분산 기울기 보상 광섬유 및 파장 분할 다중화 시스템(Wavelength division multiplexing; WDM)을 위한 전송링크에 관한 것으로서, 특히 C-밴드(C-band)에서 동작하는 단일모드 섬유(Single Mode Fiber;SMF)의 분산과 기울기를 보상하기에 적합한 섬유를 포함한 광섬유 및 전송링크에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 DCF를 포함한 전송 링크를 도시한 도면이다.

도 2는 종래 기술에 따른 SMF의 굴절률 프로파일을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 DCF의 단면 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 DCF의 굴절률 프로파일을 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 SMF와 DCF를 포함한 전송 링크의 오차 분산을 도시한 좌표도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴절률 프로파일을 보여주는 도면이다.

본 발명은 바람직하게 낮은 감쇠와 낮은 밴드 손실을 나타내고, 1546nm에서 광섬유가 음의 분산과 음의 분산 기울기를 갖도록 선택된 코어 굴절율 프로파일을 포함하는 분산 보상 광섬유에 관한 것이다. 본 발명에 따른 DCF는 C-밴드 운용 윈도우에서 동작하는 전송 링크에 있어서 SMF의 분산과 기울기를 동시에 보상하는데 특히 효과적이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 중심 코어 부분이 가지고 있는 양의 상대 굴절률 △1과, 중심 코어 부분을 둘러싼 모트(moat) 부분이 가지는 음의 상대 굴절률 △2와, 모트 부분을 둘러싸고 있는 링부분이 가지는 양의 상대 굴절률 △3로 이루어진 코어 굴절률 프로파일을 포함하고 있는 DCF에 관한 것이다. 여기에서, △1＞△3＞△2이며, △는 다음 수학식 1로 정의된다.

본 발명의 일실시예에 따른 DCF는 파장 1546nm에서 -0.29ps/(nm²·km)보다 작은 음의 분산 기울기를 가지고, 파장 1546nm에서 -100ps/(nm·km)로부터 -120ps/(nm·km)의 음의 분산을 가지며, 파장 1546nm에서 분산을 분산기울기로 나누어서 얻은 카파값이 250nm 내지 387nm의 범위를 갖도록 하는 코어 굴절율 프로파일을 가지고 있다. DCF는 바람직하게 상대 굴절율 △c를 가지고 있고, 링 부분을 둘러싸고 있는 클래드 층을 가지고 있으며, 여기에서 △1＞△3＞△c＞△2이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 DCF는 파장 1546nm에서 -0.29ps/(nm²·km)보다 작고 -0.40ps/(nm²·km)보다 큰 음의 분산 기울기를 가지는 코어 굴절율 프로파일을 가질 수 있으며, 더욱더 바람직하게는 파장 1546nm에서 -0.36ps/(nm²·km)보다 작고 -0.40ps/(nm²·km)보다 큰 음의 분산 기울기를 가지는 코어 굴절율 프로파일을 나타낸다. 본 발명에 따르면, DCF는 또한 파장 1546nm에서 -100ps/(nm·km) 내지 -120ps/(nm·km)의 음의 분산을 가지며, 더욱 바람직하게는 파장 1546nm에서 -105ps/(nm·km) 내지 -120ps/(nm·km)의 음의 분산을 가진다. 본 발명에 따른 DCF는 바람직하게 분산을 분산기울기로 나누어서 얻은 카파값이 파장 1546nm에서 250 내지 387nm값의 범위를 가진다. DCF는 바람직하게 상대 굴절율 △c를 가지고 있으며, 링 부분을 둘러싸고 있는 클래드 층을 가지고 있고, 여기에서 △1＞△3＞△c＞△2이다.

바람직하게는, DCF의 컷오프 파장(λ_c)는 1500nm보다 작으며, 더욱 바람직하게는 1350nm보다 작다. DCF에 있어서 낮은 컷오프 파장이 유리한데 그 이유는 기본 모드에서 빛을 전파시키기만 하는 시스템을 제공하기 때문이다. 따라서, 다중 경로 간섭(Multiple Path Interference; MPI)이 감소될 수 있으며, 따라서 C-밴드 파장윈도우에서 시스템 노이즈를 감소시킨다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 DCF에 있어서 중심 코어 부분의 피크 델타 △1은 1.6% 보다 크고 2.0%보다 작으며, 더욱 바람직하게는 1.7%보다 크고 1.9%보다 작다. 모트 부분의 가장 낮은 굴절율 △2는 -0.25%보다 작고 -0.44%보다 크며, 더욱 바람직하게는 -0.30%보다 작고 -0.37%보다 크다. 링 부분의 피크 델타 △3는 0.2%보다 크고 0.5%보다 작으며, 더욱 바람직하게는 0.35%보다 크고 0.45%보다 작다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 분산 보상 광섬유는 중심 코어 부분의 외면 반지름 r₁이 1.5내지 2㎛이고, 모트 부분의 외면 반지름 r₂는 4내지 5㎛이며, 링 부분의 중심면 반지름 r₃가 5.5내지 7㎛이다. 더욱 바람직하게는, 중심 코어의 외면 반지름 r₁이 1.6내지 1.8㎛이고, 모트 부분의 외면 반지름 r₂가 4.2내지 4.8㎛이며, 링 부분의 중심면 반지름 r₃는 6내지 6.5㎛이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 분산 보상 광섬유는 0.34보다 크고 0.40보다 작은 코어/모트 비율(r₁/r₂)을 가지고 있으며, 파장 1546에서 유효 영역(effective area)(Aeff)은 18㎛²보다 크며, 더욱 바람직하게는 20㎛²보다 크다.이처럼 큰 유효 영역은 비선형 효과를 감소시키는데 바람직하다. DCF는 바람직하게 파장 1550nm에서 0.6dB/km보다 작은 감쇠를 나타내며, 그것에 의하여 전송 링크의 총감쇠는 크게 증가되지는 않는다. 추가적으로, DCF는 바람직하게 파장 1550nm에서 40mm의 지름을 가지는 맨드럴(mandrel)의 밴드 손실은 0.01dB/m보다 작거나 바람직하게는 0.01dB/m보다 작다. DCF에 있어서 적은 밴드 손실은 모듈상의 최적화된 패키징을 가능케하며, 총 링크 감소를 낮게 유지하도록 하는데 도움을 주기 때문에 매우 중요하다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 DCF는 반지름이 8보다 큰, 더욱 바람직하게 10 ㎛보다 큰, 아주 바람직하게 12㎛보다 큰 구간에서 델타%가 0이되는 지점에 도달하는 낮은 델타 후부(tail portion)를 가지는 링 부분을 포함한다. 후부(40)는 바람직하게 7내지 8 ㎛의 반지름에서 0.02% 보다 크고 0.2%보다 작은 텔타 %를 갖는다. 바람직하게는, 후부는 8㎛부터 델타 %가 0이 되는 지점까지 점점 선형적으로 낮아진다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 전송 링크는 1290nm 내지 1320nm의 파장 범위에서 낮은 분산으로 동작하도록 최적화되어 있는 SMF의 구간을 포함하며, 전송 밴드가 1520내지 1570nm 범위에서 0.15ps/km/nm보다 낮은 오차 분산 절대값을 가지며 파장 1546nm에서 -100내지 -120의 분산값을 가지는 DCF 구간을 포함한다. 바람직하게는, SMF 구간은 DCF 구간의 길이보다 6배 더욱 바람직하게는 7배 더 길다.

본 발명의 부가적인 특징과 장점은 이하 상세한 설명부분에서 기술되어 있으며, 부분적으로 본 명세서에서 기술분야의 숙련된 당업자에게 명백하거나 또는 상세한 설명부분과 이하 특허청구범위 및 첨부된 도면을 포함하는 본 명세서에 기술된 본 발명을 수행함으로써 인정될 것이다.

상술한 개략적인 설명과 이하 상세한 설명 모두는 단지 본 발명의 일실시예이며, 특허청구범위로서 본 발명의 본질과 특성을 이해하기 위한 개요 또는 개괄를 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 첨부한 도면은 한층 더 본 발명의 이해를 제공하기 위하여 포함되고, 본 명세서에 일체화되어 본 명세서의 한 부분을 구성한다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 설명하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리와 동작을 설명하는데 도움이 준다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 가능한 모든 곳에서, 동일한 참조 번호가 도면의 전체에 걸쳐 동일한 것 또는 동일한 부분을 지시하는 사용될 것이다. 도면은 스케일되어 있는 것으로 해석되지 않는다. 본 발명의 따른 DCF를 포함한 전송 링크의 일실시예를 도 1은 보여주고 있다. 전송링크(20)는 1550nm에서 약 17ps/(nm·km)의 양의 분산을 가지며, 1550nm에서 약 0.058ps/(nm²·km)의 양의 분산 기울기는 가지는 SMF 구간(22)을 포함한다.

전송링크(20)은 또한 본 발명에 따른 도 3에 도시된 구조와 도 4에 도시된 코어 굴절율 프로파일을 가지는 분산과 분산 기울기 보상 광섬유인 DCF 구간(24)을 포함한다. DCF는 양의 상대 굴절률 △1을 가지는 중심에 위치한 원통형의 코어 부분(30)을 포함하며, 음의 상대 굴절율 △2를 가지며 중심 코어 부분(30)을 바로 감싸고 있는 환형의 모트(moat) 부분(32)을 가지며, 양의 상대 굴절율 △3을 가지며 모트 부분(32)을 바로 감싸고 있는 환형의 링 부분(34)를 갖는다. 특히, 굴절율 프로파일의 모양은 △1＞△3＞△2이 되도록 형성되어 있으며 도 4가 잘 보여주고 있다.

본 발명에 따른 DCF는 파장 1546nm에서 -0.29ps/(nm²·km)보다 작은 음의 분산 기울기를 광섬유가 갖도록 하고, 파장 1546nm에서 -100ps/(nm·km)내지 -120ps/(nm·km)의 음의 분산을 광섬유가 갖도록 하는 코어 굴절율 프로파일을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 1546nm에서 분산 기울기는 -0.29ps/(nm²·km)보다 작으며, -0.40ps/(nm²·km)보다 크며, 더욱 바람직하게는 파장 1546nm에서 -0.36ps/(nm²·km)보다 작으며, -0.40ps/(nm²·km)보다 크다. 가장 바람직하게는1546nm에서 분산은 -105내지 -120ps/(nm·km)이다. 이러한 DCF의 특성은 C-밴드(1520nm내지 1570nm)에서 동작하는 SMF 구간이 포함된 전송링크의 분산과 분산 기울기를 보상하는데 이상적이다. 가장 바람직하게는, DCF는 파장 1546nm에서 분산(D)를 분산 기울기(DS)로 나누어서 얻은 카파(κ)(D/DS)가 250내지 387nm의 값을 갖는다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 광섬유는 바람직하게 링 부분(34)을 인접하게 둘러싸고 있으며 상대 굴절률 △c를 갖는 환형의 클래드 층(36)을 포함한다.특히, 광섬유(24)의 굴절률 프로파일은 △1＞△3＞△c＞△2이다.

도 4를 다시 참조하면, DCF(24)의 굴절률 프로파일(29)는 피크 △1을 갖는 업-도핑(up-doped)된 중심 코어 부분(30)을 포함한다. 코어 부분(30)은 음의 피크 △2를 갖는 다운-도핑(down-doped)된 모트 부분(32)에 의해 둘러싸여 있으며, 그 다음으로 피크 △3를 갖는 업-도핑된 환형 링 부분(34)에 의해 둘러싸여 있다. 코어 부분(30)와 모트부분(32) 그리고 환형 링 부분(34)은 바람직하게 순수한 실리콘 클래드층(36)에 의해 둘러싸여 있으며, 우레탄 아크레이트에 의한 보호용 폴리머 코팅(38)에 의해 둘러싸여 있다. 바람직하게, 코어 부분(30)과 링 부분(34)는 동일하게 일반적인 굴절율 프로파일이 달성되는 한 본 명세서에서 개시된 광섬유를 달성하기 위하여 굴절률을 증가시키는 다른 형태의 도펀트(dopants)도 사용될 수 있지만, 바람직하게는 적절한 양의 게르마늄이 도핑된 SiO₂를 사용하여 형성하는 것이 좋다. 마찬가지로, 모트 부분(32)은 플루오르가 도핑된 SiO₂를 사용하여 바람직하게 형성될 수 있는 반면에, 플루오르 이외에 굴절률을 감소시키는 다른 도펀트도 사용될 수 있다. 위에서 언급하였듯이, 클래드층(36)은 순수한 실리카로 형성될 수 있다. 그러나, 클래드 영역(36)은 도 4에 도시된 상대적인 델타 대 반경의 관계가 유지되는한 굴절율을 증가 또는 감소시키는 굴절율을 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 DCF는 △1가 1.6%보다 크고 2.0% 보다 작으며, 외면 반경 r₁은 1.5내지 2 ㎛이다(도 1에서 r₁은 굴절율 프로파일이 델타가 0이 되는 X축과 교차하는 지점까지 도시하였다). △2는 -0.25%보다 작고, -0.44%보다 크며, 외면 반경 r₂는 4내지 5㎛ 범위를 갖는다. 본 발명에 따르면, △3는 0.3%보다 크고, 0.5%보다 작으며, 외면 반경 r₃(링부분의 반높이점을 이등분하는 라인의 중심점으로부터 측정된다)는 5.5내지 7㎛ 범위를 갖는다.

본 명세서에서 사용되는 반지름은 광섬유의 중심라인에서 해당 부분의 외면까지 측정된 거리이며, 여기에서 외면은 해당 부분의 굴절률이 X축과 교차하는 최외곽 영역이다(또한 클래딩 층(38)의 굴절률과 같다). 반면에, 중심 반지름은 반높이점에 의해 결정된 코어 부분의 중심까지 측정한 것이다.

더욱 바람직하게는, 코어 부분(30)의 △1은 1.7내지 1.9%이며, 외면 반지름 r₁은 1.6내지 1.8 ㎛이며, 모트 부분(32)의 △2은 -0.3내지 -0.37%이며, 외면 반지름 r₂은 4.2내지 4.8 ㎛이다. 환형 링 부분(34)의 △3는 0.3%보다 크고 0.45%보다 작으며, 중심 반지름은 5.2보다 크고 5.8㎛ 보다 작으며, 반높이 폭은 0.1내지 1.5로 바람직하게는 1㎛이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 있어서 코어 부분(30)의 △1은 1.6%보다 크고 2.0% 보다 작으며, 외면 반지름은 1.5내지 2 ㎛이며, 모트 부분(32)의 △2는 -0.25%보다 작고 -0.44% 보다 크며, 외면 반지름은 4 내지 5 ㎛이며, 링 부분(34)의 △3는 0.2%보다 크고 0.5% 보다 작으며, 외면 반지름은 5.5내지 7 ㎛이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 DCF는 반지름 8㎛이상, 바람직하게는 10㎛이상, 더욱더 바람직하게는 12㎛ 이상에서 델타가 0이되는 지점(42)과 만나는 낮은 델타 후부를 가지고 있는 링 부분(34)를 포함하고 있다.

델타 후부(40)는 바람직하게 반지름 7내지 8에서 0.02%보다 크고 0.2%보다 작은 델타 %를 갖는다. 바람직하게, 후부는 근사적으로 직선으로 8㎛이하에서부터 델타가 0이되는 지점까지 점점 낮아진다. 후부(40)는 DCF의 밴드 손실을 개선한다.

본발명에 따라 제작된 DCFs는 바람직하게 C-밴드(즉 1500nm이하, 더욱 바람직하게는 1350nm이하)보다 낮은 컷오프 파장을 광섬유가 갖도록 한다. 결론적으로, 실리카 클래딩을 가지고 있는 클래드에 있어서 본 명세서에서 개시된 광섬유는 1550nm에서 단일모드를 갖는다.

주의할 점은, 본 명세서에서 개시된 광섬유는 반드시 분산 보상 모듈에만 사용되는 것이 아니며, 광섬유는 통상적으로 박스들 내에서 사용되는 밀폐형 모듈보다 분산 보상 케이블에 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 본 명세서에서 개시된 분산 보상 광섬유는 허브를 감싸고 있는 광섬유로 이루어진 분산 보상 모듈에 사용될 수 있다. 바람직하게 허브는 원통형이며, 지름이 12인치보다 작은, 바람직하게 10인치보다 작은 더욱 바람직하게 6인치보다 작고, 광섬유의 길이는 통상적으로 1km보다 길어야 한다.본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전송링크에 사용될 때 SMF 구간대 DCF구간의 비율은 6:1 더욱 바람직하게는 7:1이며, 도 1에 도시된 바와 같이 약 7.14:1이다.

실시예

본 발명은 본 발명에 대하여 예시적이고 참고적인 이하의 실시예를 통하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.

예 1에서 도 4에서 도시된 굴절률 프로파일을 가지고 있는 광섬유는 피크 △1=1.84%이고 외면 반지름r1이 1.57㎛인 코어 부분(30)과, 가장 낮은 △2가 -0.33이고 외면 반지름 r2가 4.55 ㎛인 모트 부분(32)과, △3가 0.4%이고 외면 반지름 r3가 6.25㎛이며 반높이 폭이 1㎛인 링 부분(34)로 이루어져 있다. 굴절율이 상승된 부분들(30, 34)은 게르마늄 도핑을 이용하여 형성하며, 가장 낮은 굴절율 부분(32)는 플루오르 도핑을 사용하여 형성한다. 외곽 클래드 영역(36)은 순수한 실리카이며, 합성된 광섬유의 외면 지름은 125㎛이다. 합성된 광섬유는 1546nm에서 분산은 대략적으로 -110ps/nm-km이며, 분산 기울기는 -0.39이고 카파값은 약 282nm이다. 이 광섬유의 유효 영역은 근사적으로 파장 1546nm에서 20.2㎛²이며 컷오프 파장은 1340nm이다. 밴드 손실은 파장 1550nm의 40mm의 맨드럴(mandrel)에서 0.0035dB/m이며 파장 1550nm에서 감쇠는 0.5dB/km보다 작다.

본 발명에 따른 추가적인 실시예는 테이블1에 리스트되어 있다. 추가적인 실시예에서 각각의 반지름 대 그에 상응하는 델타의 관계가 아래의 테이블1에 설명되어 있다. 테이블1에서 델타1과 델타2에 대응하는 반지름은 외면 반지름이며, 텔타3에 대응하는 반지름은 중심 반지름이다. 또한 델타3를 설명하기 위해서 반높이 폭이 설명되어 있다. 모든 반지름과 반높이 폭 값은 ㎛으로 설정되어 있다. 또한 파장 1546nm에서 측정된 분산과 파장 1546nm에서 측정된 분산 기울기와 1546nm에서의 카파, 그리고 컷오프 파장을 포함한 분산 특성이 설명되어 있다.

도파관 분산의 역할이 극한의 음수의 분산 기울기를 갖는 DCF를 얻기 위하여 보다 커짐에 따라 DCF는 보다 벤드(bend)에 민감하게 된다. 광섬유에 있어서 벤드(bend) 민감도를 낮추는 방법은 광섬유의 유효 영역을 낮추는 것이다. 그러나, 이것은 비선형 효과를 증가시켜 시스템 성능에 부정적인 영향을 줄수 있다. 따라서, 광대역 WDM 시스템을 위한 높은 음의 분산 기울기를 갖는 DCF를 적절히 설계하기 위해서는 가능한 한 크게 유효 영역을 유지하면서 광섬유의 벤드 민감도를 최적화하는데 특별한 주의가 요구된다.

본 발명에 있어서 감쇠는 0.6dB/km보다 작고, 유효영역(EFFective Area;Aeff)은 18㎛²보다 크고 바람직하게는 20㎛²보다 크다. 위의 테이블1에서 보여주는 모든 결과는 125 ㎛ 지름의 광섬유를 만들기 위한 것이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 DCF는 본 명세서의 도 6에서 보여준다. 본 발명에 따른 DCF는 1546nm 파장에서 -0.29ps/(nm²km)의 음의 분산 기울기를 가지며, 1546nm 파장에서 -100ps/(nm^·km) 내지 -120ps/(nm·km)의 음의 분산을 가지고, 파장 1546nm에서 250내지 387의 카파값(카파값은 분산을 분산 기울기로 나누어서 얻어진다)을 가지는 코어 굴절률 프로파일을 가진다. 가장 바람직하게 분산은 파장 1546nm에서 -105내지 -120ps/(nm·km)를 가진다. DCF는 바람직하게 도 3에서 보여주는 것과 같은 구조를 갖는다. 특히, 광섬유(24)의 굴절율 프로파일은 △1＞△3＞△c＞△2이다.

아래의 테이블2는 예 4로서 도 6의 실시예의 관한 구조와 특성을 보여준다. DCF(24)의 굴절률 프로파일(29)은 피크 △1을 가지고 있는 업-도핑된 중심 코어 부분(30)과, 음의 피크 △2를 가지고 있는 다운-도핑된 모트 부분(32)와, 피크 △3를 가지고 있는 환형 링 부분(34)을 포함한다. 광섬유(24)는 순수한 실리카 클래딩 층(36)과 일반적인 보호용의 폴리머 코팅(38)을 포함한다. 도 6에 도시된 DCF의 바람직한 실시예에서 △1은 1.6%보다 크고 2.0%보다 작으며 외면 반지름 r1(도 6에서 r₁은 프로파일이 델타가 0이 되는 X축과 교차하는 지점까지 도시하였다)은 1.5 내지2 ㎛이다. △2는 -0.25%보다 작고 -0.44%보다 크며 외면 반지름 r2는 4내지 5 ㎛이다. 본 발명에 따르면, △3는 0.3%보다 크고 0.5%보다 작으며, 중심 반지름 r3(링부분의 반높이점을 이등분하는 라인의 중심점으로부터 측정된다)는 5.5내지 7㎛이다. 본 명세서에서 사용되는 반지름은 광섬유의 중심라인에서 해당 부분의 외면까지 측정된 거리이며, 여기에서 외면은 해당 부분의 굴절률이 X축과 교차하는 최외관 영역이다(또한 클래딩 층(38)의 굴절률과 같다). 반면에, 중심 반지름은 반높이점에 의해 결정된 코어 부분의 중심으로부터 측정한 것이다.

도 6의 본 발명의 실시예에 따르면, DCF는 8㎛, 보다 바람직하게 10㎛ 이상에서 델타가 0이되는 지점과 만나는 낮은 델타 후부를 가지는 링 부분(34)를 포함하고 있다. 후부(40)는 반지름이 8㎛에서 델타 %는 0.02%보다 크고 0.2%보다 작다. 바람직하게는, 약 8㎛ 이후부터 후부는 근사적으로 직선으로 델타가 0이되는 지점(42)까지 점점 낮아진다.

본 발명에 따른 DCF는 바람직하게 C-밴드(즉, 1500nm보다 작고, 더욱더 바람직하게 1350nm보다 작은)보다 낮은 광섬유 컷오프 파장을 나타내도록 한다. 결과적으로, 클래드가 실리카로 클래딩될 때 본 명세서에 개시된 광섬유는 파장 1550nm에서 단일모드가 된다.

본 명세서에 개시된 본 발명에 따른 광섬유는 약 1310nm에서 0분산을 가지도록 최적화되어 있는 SMF 광섬유를 사용하고 있는 광통신 시스템의 분산과 기울기를 보상하기 위하여 C-밴드에서 동작하는 DCFs로서 탁월한 유용성을 가지고 있으며, 일예로 코닝 인코퍼레이트에서 제작한 SMF-28^TM이 있다.

결과적으로, 도1의 실시예에 있어서, 광섬유는 C-밴드에서 사용되는 SMF의 광대역 분산 보상을 할 수 있도록 최적화되어 있으며, 예 1의 DCF는 C-밴드에서 분산을 보상하도록 사용된다. 그와 같은 광 전송링크(20)는 일예로 통상 적어도 송신부 또는 증폭기와 같은 성분 A(26), 신호 수신부 또는 증폭기와 같은 성분 B(28), 통신 경로에서 SMF와 DCF를 연결하는 하나 또는 그 이상의 증폭기 또는 대역 통과 필터들(집합적으로 블록 27로 나타낸다)을 포함한다.

도 5는 C-밴드에서 예 1의 DCF를 사용하는 경우의 파장 함수의 오차분산을 보여준다. C-밴드에 있어서 오차 분산의 절대값은 0.15ps/(nm·km)보다 작다. 따라서, 일예로 본 발명에 따르면 100km의 SMF는 약 14.27km의 DCF와 링크된다. 이것은 도 5에 도시된 바와 같이 밴드의 끝단(44a, 44b)에서 15ps/(nm·km)보다 작은 분산을 갖도록 한다. 좌표도는 본 발명의 따른 DCF가 모든 C-밴드 윈도우에서 SMF의 분산을 거의 99%의 보상하는 것을 보여준다. 두 라인(SMF(46)과 DCF(48))의 상대적인 평행은 SMF의 기울기 또한 잘 보상되고 있음을 보여준다.

본 발명에 따른 DCF는 표준적인 OVD 방법을 사용하여 바람직하게 제작된다. 코어 부분(30)은 회전하고 있는 알루미늄 맨드럴(mandrel) 상에 게르마늄이 도핑된 실리카 슈트(silica soot)를 증착하여 형성할 수 있다. 맨드럴은 그 후에 제거되며, 슈트 모체(soot preform)는 투명한 고체 모체로 경화된다. 경화된 고체 모체는 그 이후에 인출용 용광로로 드로잉되어 코어봉(core cane(slender rod))이 되며, 동시에 진공하에서 중심 입구(centerline aperture)가 밀봉된다. 코어봉의 일부분은 선반으로 당겨진후에 OVD법에 의하여 더 많은 실리카 슈트가 증착된다. 슈트 증착 코어봉은 경화 용광로안에서 CF₄등과 같은 플루오르로 도핑된다. 결과적으로 플루오르화된 슈트 모체는 완전히 경화되며, 그것에 의하여 모트 부분에 상당하는 플루오르 도핑된 영역을 형성한다. 경화된 블랭크(blank)는 다시 코어봉이 되며 추가적으로 OVD법에 의하여 게르마늄이 도핑되어 링 부분(34)에 상당하는 영역을 형성한다. 슈트 증착 봉은 위에서 언급된 방법으로 코어봉으로 다시 드로잉되어 경화된다. 코어봉은 코어, 모트 그리고 링 부분에 대응하는 영역을 포함함을 알 수 있다.마지막으로 실리카 슈트는 OVD법에 의해 코어봉에 사용되며, 슈트 증착봉은 다시 경화된다. 최종적으로 경화된 모체로부터 광섬유는 인출된다. 모체는 인출 용광로로 전달되며, 인출 용광로에서 광섬유는 일반적인 기술을 사용하여 인출된다.

본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변경이 본 발명에서수행될 수 있음은 기술분야의 숙련된 당업자에게 분명할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 그와 균등한 범위내에서 제공되는 본 발명의 변형 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

양의 상대 굴절률 △1을 가지는 중심 코어 부분,

음의 상대 굴절률 △2를 가지며 상기 중심 코어 영역을 둘러싸고 있는 모트 부분 및

양의 상대 굴절률 △3을 가지며 상기 모트 부분을 둘러싸고 있는 링 부분을 구비하며, 여기서 △1>△3>△2인 코어 굴절률 프로파일을 포함하고,

상기 코어 굴절률 프로파일은 파장 1546nm에서 -0.29ps/(nm²·km)보다 작고 -0.04ps/(nm²·km) 보다 큰 음의 분산 기울기; 및

파장 1546nm에서 -100ps/(nm·km) 내지 -120ps/(nm·km)의 음의 분산을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

분산을 분산 기울기로 나누어서 얻으며 파장 1546nm에서 250내지 387nm을 가지는 카파값을 더 포함하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

상기 분산 기울기는, 파장 1546nm에서 -0.36ps/(nm²·km) 보다 작고 -0.40ps/(nm²·km)보다 큰 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

상기 분산은, 파장 1546nm에서 -105ps/(nm·km) 내지 -120ps/(nm·km)인 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

1350nm보다 작은 컷오프 파장(λ_c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

상기 △1은, 1.7%보다 크고 1.9%보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

상기 △2은, -0.25%보다 작고 -0.44%보다 큰 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

상기 △3는, 0.2%보다 크고 0.5%보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

상기 중심 코어 부분의 외면 반지름 r₁은 1.5 내지 2 ㎛이고,

상기 모트 부분의 외면 반지름 r₂은 4내지 5 ㎛이고,

상기 링 부분의 중심 반지름 r₃은 6내지 7 ㎛인 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 9 항에 있어서,

상기 △1은 1.6%보다 크고 2%보다 작으며,

상기 △2은 -0.25%보다 작고 -0.44%보다 크며,

상기 △3는 0.2%보다 크고 0.5%보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

상기 중심 코어 부분의 외면 반지름 r₁은 1.6 내지 1.9 ㎛이고,

상기 모트 부분의 외면 반지름 r₂은 4.2 내지 4.8 ㎛이고,

상기 링 부분의 중심 반지름 r₃은 6내지 6.5 ㎛인 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서

0.34보다 크고 0.40보다 작은 r₁/r₂로 얻어지는 코어/모트 비율을 포함하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

상기 링 부분은 8 ㎛보다 큰 반지름에서 델타 %가 0인 지점을 충족시키는 후부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 13 항에 있어서, 상기 후부는 7내지 8 ㎛의 반지름에서 0.02%보다 큰 델타 %를 갖는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 14 항에 있어서, 상기 후부는 7내지 8 ㎛의 반지름에서 0.2%보다 작은 델타 %를 갖는 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

파장 1546nm에서 18㎛²보다 큰 유효영역(Aeff)를 포함하는 분산 기울기 보상광섬유.
제 1 항에 있어서,

상기 벤드 손실은 파장 1550nm의 40mm 맨드럴(mandrel)에서 0.01dB/m보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
제 1 항에 있어서,

상기 감쇠는 파장 1550nm에서 0.6dB/km보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 기울기 보상 광섬유.
1300nm내지 1320nm의 파장 범위에서 낮은 분산으로 동작하도록 최적화되어 있는 SMF 구간; 및

파장 1546nm에서 -100ps/(nm·km) 내지 -120ps/(nm·km)의 분산 값을 가지는 DCF 구간을 포함하며,

1520nm내지 1570 nm의 전송 밴드에서 오차 분산의 절대값이 0.15ps/km/nm보다 작은 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송 링크.
제 19 항에 있어서,

상기 SMF 구간의 길이는 상기 DCF 구간보다 6배 더 큰 것을 특징으로 하는 광섬유 전송 링크.
제 19 항에 있어서,

상기 DCF는 파장 1546nm에서 -0.29ps/(nm²·km)보다 작고 -0.40ps/(nm²·km)보다 큰 분산 기울기를 더 포함하는 광섬유 전송 링크.
제 19 항에 있어서,

상기 DCF는 분산을 분산 기울기로 나누어서 얻어지며 파장 1546nm에서 250내지 387nm를 가지는 카파값을 포함하는 광섬유 전송 링크.
제 19 항에 있어서,

상기 DCF는

중심 코어 부분의 외면 반지름 r₁은 1.5 내지 2 ㎛이고,

모트 부분의 외면 반지름 r₂은 4내지 5 ㎛이고,

링 부분의 중심 반지름 r₃은 5.5내지 7 ㎛인 것을 특징으로 하는 광섬유 전송 링크.
제 23 항에 있어서,

상기 DCF는

1.6%보다 크고 2%보다 작은 △1,

-0.25%보다 작고 -0.44%보다 큰 △2, 및

0.2%보다 크고 0.5%보다 작은 △3을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 전송 링크.
양의 상대 굴절률 △1을 가지는 중심 코어 부분,

음의 상대 굴절률 △2를 가지며 상기 중심 코어 영역을 둘러싸고 있는 모트 부분 및

양의 상대 굴절률 △3을 가지며 상기 모트 부분을 둘러싸고 있는 링 부분을 구비하며, 여기서 △1>△3>△2인 코어 굴절률 프로파일을 포함하고,

상기 코어 굴절률 프로파일은 파장 1546nm에서 -0.29ps/(nm²·km)보다 작은 음의 분산 기울기;

파장 1546nm에서 -100ps/(nm·km) 내지 -120ps/(nm·km)의 음의 분산; 및

파장 1546nm에서 250 내지 387nm을 가지는 분산을 분산 기울기로 나누어서 얻어지는 카파값을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 분산 보상 광섬유.
제 25 항에 있어서,

상대 굴절율 △c를 가지며, 상기 링 부분을 둘러싸는 클래딩 층을 더 포함하며, 여기서 △1>△3>△c>△2인 것을 특징으로 하는 분산 보상 광섬유.
제 25 항에 있어서,

상기 분산은 파장 1546nm에서 -105ps/(nm·km)내지 -120ps/(nm·km)인 것을 특징으로 하는 분산 보상 광섬유.
제 25항에 있어서,

1550nm보다 작은 컷오프 파장을 포함하는 분산 보상 광섬유.
제 25 항에 있어서,

상기 △1은 1.6%보다 크고 2%보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 보상 광섬유.
제 29 항에 있어서,

상기 △2는 -0.25%보다 작고 -0.44%보다 큰 것을 특징으로 하는 분산 보상 광섬유.
제 30 항에 있어서,

상기 △3는 0.2%보다 크고 0.5%보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 보상 광섬유.
제 31 항에 있어서,

상기 △3은 0.35%보다 크고 0.45%보다 작은 것을 특징으로 하는 분산 보상 광섬유.
제 25 항에 있어서,

상기 중심 코어 부분의 외면 반지름 r₁은 1.5 내지 2 ㎛이고 ,

상기 모트 부분의 외면 반지름 r₂은 4내지 5 ㎛이고,

상기 링 부분의 중심 반지름 r₃은 6내지 7 ㎛인 것을 특징으로 하는 분산 보상 광섬유.
제 33 항에 있어서,

1.6%보다 크고 2%보다 작은 △1,

-0.25%보다 작고 -0.44%보다 큰 △2, 및

0.2%보다 크고 0.5%보다 작은 △3을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 보상 광섬유.
제 25 항에 있어서,

0.34보다 크고 0.40보다 작은 r₁/r₂로 얻어지는 코어/모트 비율을 포함하는 분산 보상 광섬유.
제 35 항에 있어서,

파장 1546nm에서 18㎛²보다 큰 유효 영역(Aeff)를 포함하는 분산 보상 광섬유.