KR20130036207A

KR20130036207A - 굽힘 손실이 적은 광 섬유

Info

Publication number: KR20130036207A
Application number: KR1020127025059A
Authority: KR
Inventors: 다나 씨. 북바인더; 밍-준 리; 푸쉬카 탄돈
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2013-04-11
Also published as: BR112012020042A2; CN102782541A; BR112012020042B1; US8542969B2; EP2539752A1; JP2016128932A; WO2011106293A1; EP2539752B1; JP2013520711A; RU2567468C2; JP6671410B2; JP2018146968A; CN102782541B; RU2012140958A; US20110211796A1

Abstract

적은 매크로벤드 손실 및 적은 마이크로벤드 손실 둘 다를 가진 광 섬유가 개시된다. 섬유는 외부 반경(r₂)(> 8 마이크론) 및 굴절률(Δ₂)을 가진 제 1 내부 클래딩 영역, 및 굴절률(Δ₃)을 가지고 내부 클래딩 영역을 둘러싼 제 2 외부 클래딩 영역을 가지며,Δ₁ > Δ₃ > Δ₂이다. Δ₃과 Δ₂ 간의 차는 .01보다 크다. 섬유는 1260 nm 이하인 22m 케이블 컷오프를 나타내고, r₁/r₂는 0.25 이상이다.

Description

굽힘 손실이 적은 광 섬유{LOW BEND LOSS OPTICAL FIBER}

본 발명은 굽힘 손실(bend losses)이 적은 광 섬유에 관한 것이다.

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2010년 2월 26에 출원된 미국 가출원 특허 제61/308625호의 35 U.S.C.§ 119(e) 하에 우선의 이익을 주장한다.

굽힘 손실이 적은 광 섬유, 특히 이른바 "액세스(access)"에 이용되는 광 섬유 및 구내(FTTx) 광 네트워크(premises (FTTx) optical networks)에 대한 섬유가 필요하다. 광 섬유는 광 섬유를 통하여 전송되는 광 신호의 굽힘 손실을 유도하는 방식으로 상기와 같은 네트워크에 사용될 수 있다. 굽힘 손실을 유도하는 물리적인 요구를 수용할 수 있는 일부 적용물, 예를 들면, 밀착 굽힘 반경(tight bend radii), 광 섬유의 압축 등은 광 드롭 케이블 어셈블리(optical drop cable assemblies)의 광 섬유의 배치, Factory Installed Termination Systems (FITS) 및 슬랙 루프(slack loops)를 가진 분배 케이블, 공급기 및 분배 케이블을 연결시키는 캐비닛에 위치한, 굽힘 반경을 작게 하는 다중포트(small bend radius multiports), 및 분배 케이블 및 드롭 케이블 간의 Network Access Points의 점퍼(jumpers)를 포함한다. 굽힘 손실을 적게 함과 동시에 케이블 컷오프 파장(cable cutoff wavelength)을 적게 하기 위한 일부 광 섬유 설계에는 어려운 점이 있다.

본 발명의 목적은 굽힘 손실이 적은 광 섬유를 제공하는 것에 있다.

본원에서 개시된 바와 같이 광 도파관 섬유는 외부 반경(r₁) 및 굴절률(Δ₁)을 가지고 게르마니아(germania)로 도핑된 중심 코어 영역, 및 8 마이크론보다 큰(> 8 마이크론) 외부 반경(r₂) 및 굴절률(Δ₂)을 가진 제 1 내부 클래딩 영역, 및 굴절률(Δ₃)을 포함하는 제 2 외부 클래딩 영역을 포함한 클래딩 영역(cladding region)을 포함하며, Δ₁ > Δ₃ > Δ₂이고, 상기 Δ₃와 상기 Δ₂ 간의 차는 .01보다 크고, 상기 광 섬유는 1260 nm 이하인 22m 케이플 컷오프를 포함하며, r₁/r₂는 0.25 이상, 보다 바람직하게는 .3보다 크다.

본원에서 또한 개시된 바와 같이 단일 모드식 광 섬유는 외부 반경(r₁) 및 굴절률(Δ₁)을 가진 중심 코어 영역, 및 플루오르로 도핑된 실리카를 포함한 클래딩 영역을 포함하며, 상기 클래딩 영역은, 외부 반경(r₂) 및 굴절률(Δ₂)을 가진 제 1 내부 클래딩 영역 및 굴절률(Δ₃)을 가진 제 2 외부 클래딩 영역을 포함하고, r₁/r₂는 .25 이상이다. 본원에 개시된 섬유는 ITU G.657A 및 G.657B 둘 다에 따를 수 있다.

바람직하게, 1550 nm에서의 20 mm 직경 굽힘 손실은 0.75 dB/turn보다 크지 않다. 바람직하게, 1550 nm에서의 30 mm 직경 굽힘 손실은 0.025 dB/turn보다 크지 않다. 일부 바람직한 실시예들에서, 1550 nm에서의 20 mm 직경 굽힘 손실은 0.3 dB/turn보다 크지 않다. 다른 바람직한 실시예들에서, 1550 nm에서의 20 mm 직경 굽힘 손실은 0.1 dB/turn보다 크지 않다. 일부 바람직한 실시예들에서, 1550 nm에서의 30 mm 직경 굽힘 손실은 0.003 dB/turn보다 크지 않다.

일부 실시예들에서, 1550 nm에서의 15 mm 직경 굽힘 손실은 1 dB/turn보다 크지 않다. 일부 바람직한 실시예들에서, 1550 nm에서의 15 mm 직경 굽힘 손실은 0.5 dB/turn보다 크지 않다.

일부 실시예들에서, 굴절률 프로파일(refractive index profile)은 1325 nm 미만인 제로 분산 파장(zero dispersion wavelength)을 더 제공한다. 바람직한 실시예들에서, 굴절률 프로파일은 1300 내지 1325 nm의 제로 분산 파장을 더 제공한다.

바람직하게, 굴절률 프로파일은 1260 nm 이하인 케이블식 컷오프를 더 제공한다.

일부 바람직한 실시예들에서, 굴절률 프로파일은 1310 nm에서 8.2 내지 9.5 ㎛인 모드 필드 직경을 더 제공한다. 다른 바람직한 실시예들에서, 굴절률 프로파일은 1310 nm에서 8.2 내지 9.0 ㎛인 모드 필드 직경을 더 제공한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, MAC 수는 1310(㎛)에서 22 m 케이블 컷오프 파장(㎛)으로 나누어진 모드 필드 직경을 의미한다. 일부 바람직한 실시예들에서, 굴절률 프로파일은 6.6 내지 7.5의 MAC수를 더 제공한다. 다른 바람직한 실시예들에서, 굴절률 프로파일은 7.3보다 크지 않는 MAC 수를 더 제공한다.

바람직하게, 광 섬유는 적어도 144 시간 동안 0.01 atm 부분 압력 수소에 적용된 후, 1383 nm에서 0.03 dB/km보다 작은 최대의 수소로 유도된 감쇠 변화를 가진다. 바람직하게, 광 섬유는 1310 nm에서의 광 감쇠를 초과하여 0.10 dB/km보다 크지 않은 1383 nm에서의 광 감쇠를 가지며, 특히 보다 바람직하게는 1383 nm에서의 광 감쇠는 1310 nm에서의 광 감쇠보다 작다.

참조는 이제 본 발명의 바람직한 실시예에서 상세하게 이루어질 것이고, 상기 실시예의 예는 첨부된 도면에서 제시된다.

도 1은 본원에서 개시된 바와 같이 광 도파관 섬유의 바람직한 실시예에 대응하는 굴절률 프로파일을 도시한다.

추가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 기술될 것이고, 다음의 상세한 설명, 청구항 및 첨부된 도면을 포함한 본원에 개시된 바와 같이, 이와 같은 설명은 기술 분야의 통상의 기술자에게 있어 부분적으로 손쉽게 명확해질 수 있거나, 기술 분야의 통상의 기술자라면 실시예를 시행함으로써 인식될 것이다.

"굴절률 프로파일"은 굴절률 또는 상대 굴절률과 도파관 섬유 반경 간의 관계를 의미한다.

"상대 굴절률 퍼센트"는

로 정의되고, 본원에서 사용되는 바와 같이, n_c는 도핑되지 않은 실리카의 평균 굴절률이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 상대 굴절률은 Δ로 나타내고, 상대 굴절률의 값은 별다른 말이 없는 한 "%" 단위로 주어진다. 임의의 영역의 굴절률이 도핑되지 않은 실리카의 평균 굴절률보다 작은 경우, 상대 굴절률 퍼센트(relative index 퍼센트)는 음이 되며, 감소된(depressed) 영역 또는 감소된 굴절률을 갖는 것을 의미한다. 영역의 굴절률이 클래딩 영역의 평균 굴절률보다 큰 경우에서, 상대 굴절률 퍼센트는 양이 된다. "업도펀트(updopant)"는 본원에서 도핑되지 않은 순수 SiO₂에 대해 굴절률이 높아지려는 경향이 있는 도펀트인 것으로 간주된다. "다운도펀트"는 본원에서 도핑되지 않은 순수 SiO₂에 대해 굴절률이 작아지려는 경향이 있는 도펀트인 것으로 간주된다. 업도펀트의 예는 GeO₂, Al₂O₃, P₂O₅, TiO₂, Cl, Br를 포함한다. 다운 도펀드의 예는 플루오르 및 붕소를 포함한다.

본원에서 도파관 섬유의 "분산"을 의미하는 "색 분산(chromatic dispersion)"은 별다른 말이 없는 한, 재료 분산, 도파관 분산 및 다 모드 분산(inter-modal dispersion)의 합이다. 단일 모드식 도파관 섬유의 경우에서, 다 모드 분산은 제로이다. 제로 분산 파장은 분산이 제로의 값을 가진 파장이다. 분산 기울기는 파장에 대한 분산의 변화율이다.

"실효 면적"은 다음과 같이 정의된다:

,

인테그레이션 리미트(integration limits)는 0 내지 ∞이고, f는 도파관에서 전파된 광에 연관된 전계의 횡 성분(transverse component)이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "실효 면적" 또는 "A_eff"는 별다른 말이 없는 한 1550 nm의 파장에서의 광 실효 면적을 의미한다.

용어 "α-프로파일"은 "%" 단위인 Δ(r)의 항으로 표기되는 상대 굴절률 프로파일을 의미하고, 여기서 r은 반경을 나타내며, 식은 다음과 같다.

,

여기서 r₀은 Δ(r)가 최대가 되는 알파 프로파일을 따른 지점이고, r₁은 Δ(r)%가 제로가 되는 알파 프로파일을 따른 지점이고, r의 범위는 r_i ≤ r ≤ r_f이고, Δ는 상기에서 정의되고, r_i는 α-프로파일의 시작점이고, r_f는 α-프로파일의 최종점이고, α는 실수인 지수이다.

모드 필드 직경(mode field diameter, MFD)은 Peterman II 방법을 사용하여 측정되며, 2w = MFD이고,

이며, 인테그랄 리미트(integral limits)는 0 내지 ∞이다.

도파관 섬유의 내굴곡성(bend resistance)은 규정된 테스트 조건 하에 유도된 감쇠에 의해 측정될 수 있고, 예를 들면, 규정된 직경의 맨드릴(mandrel) 주위로 섬유를 배치하거나 감쌈으로써, 예를 들면, 6 mm, 10 mm, 또는 20 mm 둘레 또는 이와 유사한 직경 맨드릴(예를 들면, "1x10 mm 직경 매크로벤드 손실(diameter macrobend loss)" 또는 "1x20 mm 직경 매크로벤드 손실")을 1 번 감싸고 회전당 감쇠의 증가를 계측함으로써, 측정될 수 있다.

주어진 모드에 있어서, 이론적인 섬유 컷오프 파장 또는 "이론적인 섬유 컷오프", 또는 "이론적인 컷오프(theoretical cutoff)"는 유도 광(guided light)이 그 모드에서 전파될 수 없는 파장이다. 수식 정의는 Single Mode Fiber Optics, Jeunhomme, pp. 39-44, Marcel Dekker, New York, 1990에서 발견될 수 있고, 이론적인 섬유 컷오프(theoretical fiber cutoff)는 모드 전파 상수가 외부 클래딩의 평면파 전파 상수와 같아지게 되는 파장으로 기술된다. 이러한 이론적인 파장은, 직경 변화가 없고 무한히 길며 완전히 직선형으로 된 섬유에 적합하다.

섬유 컷오프는, "2m 섬유 컷오프" 또는 "측정된 컷오프"라고도 알려진 표준 2m 섬유 컷오프 테스트, FOTP-80(EIA-TIA-455-80)에 의해 측정될 수 있어서 "섬유 컷오프 파장"을 만들어 낸다. FOTP-80 표준 테스트는 제어되는 굽힘 양을 사용하여 고차 모드(higher order modes)를 제거하거나(strip out), 섬유의 스펙트럼 응답을 멀티모드식 섬유의 스펙트럼 응답에 정규화시키기 위해 실행된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 케이블형 컷오프 파장 또는 "케이블 컷오프"를 이용하여, 의미하는 바와 같이, 22 m 케이블형 컷오프 테스트는 EIA-TIA Fiber Optics Standards, 즉, Electronics Industry Alliance - Telecommunications Industry Association Fiber Optics Standards의 부분인 EIA-445 Fiber Optic Test Procedures에 기술된다.

본원에서 별다른 말이 없는 한, 광 속성(예를 들면, 분산, 분산 기울기 등)은 LP01 모드에 대해 기술된다.

본원에서 기술된 광 섬유는 약 55 ㎛²보다 크고, 바람직하게는 55 내지 90 ㎛²이고, 보다 바람직하게는 약 65 내지 85 ㎛²인 1550 nm의 실효 면적을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시예들에서, 1550 nm의 광 모드 실효 면적은 약 65 내지 75 ㎛²이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 대표적인 섬유(10)는 최대 굴절률 델타 퍼센트(Δ₁)를 포함한 중심 글라스 코어 영역(1)을 포함한다. 감소된 제 1 내부 클래딩 영역(2)은 중심 코어 영역(1)을 둘러싸고, 제 1 내부 클래딩 영역(2)은 굴절률 델타 퍼센트(Δ₂)를 포함한다. 외부 클래딩 영역(3)은 제 1 내부 클래딩 영역(2)을 둘러싸고, Δ₃을 포함한다. 바람직한 실시예들에서, Δ₁ > Δ₃ > Δ₂이다. 도 1에 도시된 실시예에서, 영역들(1, 2, 3)은 서로 바로 인접하게 위치한다. 그러나, 이는 필요치 아니하며, 대안적인 추가 코어 또는 클래딩 영역이 사용될 수 있다. 예를 들면, 환형 영역(annular region)(3)을 둘러싸고 환형 영역(3)보다 낮은 굴절률 델타 퍼센트(Δ₄)를 포함한 외부 클래딩 영역(미도시)이 사용될 수 있다.

중심 코어 영역(1)은 외부 반경(r₁)을 포함하고, 이때 상기 외부 반경은 중심 코어 영역(1)의 굴절률의 최대 기울기를 통해 나타난 탄젠트 선이 제로 델타 선(zero delta line)을 교차하는 곳으로 정의된다. 코어 영역(1)은 약 .3 내지 .5, 보다 바람직하게는 약 .32 내지 .48인 굴절률 델타 퍼센트(△₁)를 포함하는 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서, △₁은 0.36 내지 0.46인 것이 바람직하다. 코어 반경(r₁)은 바람직하게 3 내지 6 마이크론, 보다 바람직하게는 약 3.5 내지 5.0 마이크론이다. 중심 코어 영역(1)은 단일 세그먼트(single segment)의 단계식 굴절률 프로파일을 포함할 수 있다. 중심 코어 영역(1)은 바람직하게 약 10-100인 알파를 포함하고, 일부 경우에서 알파는 15 내지 40일 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 내부 클래딩 영역(2)은 중심 코어 영역(1)을 둘러싸고, 내부 반경(r₁) 및 외부 반경(r₂)을 포함하고, r₁은 상기에서 정의되고, r₂는 굴절률 프로파일 곡선이 제로 델타 선을 교차하는 곳으로 정의된다. 일부 경우에서, 영역(2)의 굴절률은 기본적으로 낮다(flat). 다른 경우에, 경사도가 있는 굴절률 프로파일이 있을 수 있다. 여전히, 다른 경우에서, 작은 프로파일 설계 또는 처리 변화의 결과로서 변동이 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 클래딩 영역(2)은 플루오르(fluorine) 또는 게르마니아로 실질적으로 도핑되지 않은, 즉, 상기 영역은 기본적으로 플루오르 및 게르마니아가 없는 실리카를 포함한다. 내부 클래딩 영역(2)은 다음 식을 이용하여 계산된 굴절률 델타 퍼센트(Δ₂)를 포함한다:

내부 클래딩 영역(2)은 약 3 내지 13, 보다 바람직하게는 4 내지 12 마이크론, 특히 보다 바람직하게는 약 7 내지 9 마이크론인 폭을 포함하는 것이 바람직하다. 내부 클래딩 영역(2)의 반경(r₂)에 대한 코어 반경(r₁)의 비는 바람직하게 .25보다 크고, 보다 바람직하게는 약 .3 내지 .55이다.

외부 클래딩 영역(3)은 감소된 환형 영역(3)을 둘러싸고, 내부 클래딩 영역(2)의 굴절률(Δ2)보다 큰 굴절률 델타 퍼센트(Δ3)를 포함하여, 내부 클래딩 영역(2)에 대해 "업도핑된" 외부 클래딩 영역(3)인 영역이 형성되되, 예를 들면, 외부 클래딩 영역의 굴절률을 증가시키는데 충분한 도펀트의 양(예를 들면, 게르마니아 또는 염소)을 첨가함으로써 형성된다. 그러나, 특히, 굴절률이 증가하는 도펀트가 영역(3)에 포함되어야 한다는 점에서 영역(3)이 업도핑된다는 것은 중요하지 않다. 실제로, 외부 클래딩 영역(3)에서 상승된 굴절률 효과의 동일한 종류는 외부 클래딩 영역(3)에 대해 내부 클래딩 영역(2)을 다운도핑함으로써 이루어질 수 있다. 외부 클래딩 영역(3)은 내부 클래딩 영역(2)보다 높은 굴절률을 포함하고, 바람직하게는 .01보다 큰 굴절률 델타 퍼센트(Δ3)를 포함하고, .02 또는 .03. 퍼센트 델타보다 클 수 있다. 바람직하게, 외부 클래딩 영역(3)의 보다 높은 굴절률 부분(내부 클래딩 영역(2)에 비해)은 광 섬유를 통하여 전달되려는 광 파워가 전달된 광 파워의 90 % 이상이 되는 지점으로, 보다 바람직하게는 광 섬유를 통하여 전달되려는 광 파워가 전달된 광 파워의 95 % 이상이 되는 지점으로, 가장 바람직하게는 광 섬유를 통하여 전달되려는 광 파워가 전달된 광 파워의 98 % 이상이 되는 지점으로 적어도 연장된다. 많은 실시예들에서, 이는 "업도핑된" 제 3 환형 영역이 약 30 마이크론의 반경 지점으로 적어도 연장되게 함으로써 이루어질 수 있다. 결과적으로 제 3 환형 영역(3)의 체적(V₃)은 본원에서 반경(r₂와 r30)(30 마이크론에서의 반경) 간의 Δ(3-2)dr/rdr을 사용함으로써 계산되는 것으로 정의되고, 이로써 다음과 같이 정의된다.

내부 클래딩 영역(2)의 체적에 비해 외부 클래딩 영역(30 마이크론 안)의 체적(V₃)은 바람직하게 5보다 크고, 보다 바람직하게 7보다 크며, 그리고 10 % Δ㎛²보다 클 수 있다. 외부 클래딩 영역(30 마이크론 안)의 이러한 체적(V₃)은 일부 실시예들에서 80% Δ㎛²미만이다.

일부 실시예들에서, 외부 클래딩 영역의 굴절률(Δ₃)은 내부 클래딩 영역(2)의 굴절률과 비교할 시에 0.01 퍼센트보다 크고, 보다 바람직하게는 .02 퍼센트보다 크다. 일부 실시예들에서, 제 3 환형 영역은 1000 중량 ppm, 보다 바람직하게는 1500 중량 ppm, 그리고 가장 바람직하게는 2000 중량 ppm (0.2%)의 양의 염소(Cl)를 포함한다.

코어 영역(1)은 완전하게 양의 굴절률을 가지는 것이 바람직하다. 코어(1)는 r = 0과 r = 3 ㎛ 사이에서 발생되는 최대 상대 굴절률 Δ_MAX을 포함한다. Δ_MAX는 0.32-0.48%보다 큰 것이 바람직하다.

내부 클래딩 영역(2)은 실질적으로 일정한 상대 굴절률 프로파일을 가지는 것이 바람직하고, 즉, 중간 영역 내의 2 개의 반경에서의 상대 굴절률 간의 차이는 0.02% 미만이고, 일부 바람직한 실시예들에서는 0.01%보다 작다. 이로써, 내부 클래딩 영역(20)의 상대 굴절률 프로파일은 실질적으로 평평한 형상을 가지는 것이 바람직하다.

코어 영역(1)은 계단식 굴절률 코어일 수 있고, 알파(α) 형상을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예들에서, R₁은 8.0 ㎛ 미만이고, 바람직하게는 6.0 ㎛ 미만이다. R₁은 3.50 ㎛ 내지 5.6 ㎛인 것이 바람직하다. 섬유는, 섬유가 6.6 내지 7.5인 MAC 수를 가진 섬유에 대해 20 mm 반경 맨드릴 상에 감기게 될 시에 0.15 dB/turn 미만인 굽힘 손실을 나타낼 수 있다. 본원에서 개시되는 광 섬유는 7.3보다 크지 않은 MAC 수를 가지며, 1450 nm 미만의 제로 분산 파장을 가진다.

다양한 예시의 실시예들은 다음의 예에 의해 명확해질 것이다. 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 다양한 변형 및 변화는 청구항의 기술 사상 또는 권리 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다.

아래의 표 1은 도 1에 도시된 바와 같이, 굴절률을 가진 모델화된 제시 예시 1-9의 특성을 나열한다. 특히, 예마다 아래에서 기술된 것은 중심 코어 영역(1)의 굴절률 델타(Δ₁), 알파₁, 및 외부 반경(r₁), 내부 클래딩 영역(2)의 굴절률 델타(Δ₂) 및 외부 반경(r₂), 외부 클래딩 영역(3)(외부 클래딩 영역(3)의 내부 반경(R₂)과 30 마이크론의 반경 거리 사이(그리고 굴절률(Δ₃과Δ₂) 사이)에서 계산됨)의 굴절률 델타(Δ₃) 및 체적(V₃)이다. 또한 아래에 기재된 것은 nm인 이론적인 컷오프 파장(theoretical cutoff wavelength)이며, 1310 nm에서의 모드 필드 직경, 1310 nm에서의 실효 면적, 1310 nm에서의 색 분산, 1310 nm에서의 분산 기울기, 1310 nm에서의 감쇠, 1550 nm에서의 모드 필드 직경, 1550 nm에서의 실효 면적, 1550 nm에서의 색 분산, 1550 nm에서의 분산 기울기, 1550 nm에서의 감쇠, 그리고 1550 nm에서의 회전 당 dB인 1 x 10 mm 직경의 유도 굽힘 손실이다. 표 1에서, 이러한 속성은 모델화된다.

이하의 표 2는 도 1에 도시된 바와 같이 굴절률을 가진 실제로 제조된 제시 예시 10-15의 특성을 나열한다. 특히, 예마다 아래에서 기술된 것은 중심 코어 영역(1)의 굴절률 델타(Δ₁) 및 외부 반경(r₁), 내부 클래딩 영역(2)의 굴절률 델타(Δ₂) 및 외부 반경(r₂), 외부 클래딩 영역(3)(외부 클래딩 영역(3)의 내부 반경(R₂)과 30 마이크론의 반경 거리 사이(그리고 굴절률(Δ₃과Δ₂) 사이)에서 계산됨)의 굴절률 델타(Δ₃) 및 체적(V₃)이다. 또한 아래에 기재된 것은 nm인 이론적인 컷오프 파장이며, 1310 nm에서의 모드 필드 직경, 1310 nm에서의 실효 면적, 1310 nm에서의 색 분산, 1310 nm에서의 분산 기울기, 1310 nm에서의 감쇠, 1550 nm에서의 모드 필드 직경, 1550 nm에서의 실효 면적, 1550 nm에서의 색 분산, 1550 nm에서의 분산 기울기, 1550 nm에서의 감쇠, 그리고 1550 nm에서의 회전 당 dB인 1 x 10 mm 직경의 유도 굽힘 손실이다. 표 2에서, 이러한 속성은 실제 광 섬유에 대해 측정된다.

상기의 표 1 및 표 2 둘 다에서 볼 수 있는 바와 같이, 본원에서의 예시는 굴절률(Δ₁)을 가진 중심 글라스 코어 영역, 굴절률(Δ₂)을 가진 제 1 내부 클래딩 영역, 및 굴절률(Δ₃)을 가진 외부 클래딩 영역을 사용한 대표적인 섬유를 나타내고; 여기서 Δ₁ > Δ₃ > Δ₂이며, Δ₃과 Δ₂ 간의 차이는 .01 이상이고 프로파일 체적의 절대 값이고, |V3|는 적어도 5 % ㎛²이다. 이러한 섬유는 20 mm 직경 맨드릴 상에 감기게 될 시에, 1260 nm 이하인 케이블 컷오프, 및 .75 dB/turn 미만인 굽힘 손실을 나타낸다. 이러한 섬유는 또한 1310 nm에서 약 8.2 내지 9.5 마이크론인 모드 필드 직경, 1300 내지 1324 nm인 제로 분산 파장, .09 ps/nm²/km 미만인, 1310 nm에서의 분산 기울기를 나타낸다. 이러한 다수의 섬유는 또한 섬유가 1 dB/turn 미만인, 그리고 일부 경우에서 0.5 dB/turn 미만인 15 mm 직경 맨드릴 상에 감기게 될 시에 1550 nm에서의 굽힘 손실을 나타낸다. 이러한 섬유는 또한, 섬유가 0.75 dB/turn 미만인, 보다 바람직하게는 0.3 dB/turn 미만인, 일부 섬유에서 가장 바람직하게는 0.1 dB/turn 미만인 20 mm 직경 맨드릴 상에 감기게 될 시에 1550 nm에서의 굽힘 손실을 나타낸다. 이러한 섬유는 또한, 섬유가 0.025 dB/turn 미만인, 그리고 일부 섬유에서 보다 바람직하게는 0.003 dB/turn 미만인 30 mm 직경 맨드릴 상에 감기게 될 시에 1550 nm의 굽힘 손실을 나타낸다. 이러한 예시 일부는 2000 중량 ppm보다 크고, 그리고 일부 경우에서 3000보다 크거나, 심지어 4000 중량 ppm보다 큰 양의 염소를 외부 클래딩 영역에 사용한다.

1550 nm에서의 감쇠(스펙트럼)는 바람직하게는 0.21 dB/km 미만, 보다 바람직하게는 0.20 dB/km 미만, 특히나 보다 바람직하게는 .197 dB/km 미만이다.

이로써, 본원에 기술된 광 섬유는 양호한 굽힘 성능을 제공하고, 게다가 약 1260 nm보다 큰 파장에서 단일 모드 동작에 적합한 컷오프 파장을 제공한다.

일부 실시예들에서, 코어는 하나 이상의 광 섬유 제조 기법의 결과로서 발생될 수 있는 이른바 중심선 딥(centerline dip)을 가진 상대 굴절률 프로파일을 포함할 수 있다. 그러나, 본원에서 개시된 굴절률 프로파일의 중심선 딥은 선택적이다.

본원에서 개시된 광 섬유는 코어, 및 상기 코어 바로 인접해 위치하여 둘러싼 클래딩 층(또는 클래딩 또는 최외곽 환형 클래딩 영역)을 포함한다. 바람직하게, 코어는 게르마늄으로 도핑된 실리카, 즉, 게르마니아로 도핑된 실리카로 구성된다. 게르마늄 이외의 도펀트는 단일 또는 조합으로 코어 내에, 특히 원하는 굴절률 및 밀도를 얻기 위해 본원에서 개시된 광 섬유의 중심선에 또는 중심선 근방에 사용될 수 있다. 바람직한 실시예들에서, 본원에서 개시된 광 섬유의 코어는 음이 아닌 굴절률 프로파일, 보다 바람직하게는 양의 굴절률 프로파일을 가지고, 코어는 클래딩 층에 바로 인접하여 상기 클래딩 층에 의해 둘러싸이게 된다.

바람직하게, 본원에서 개시된 광 섬유는 실리카계 코어 및 클래딩을 가진다. 바람직한 실시예들에서, 클래딩은 약 125 ㎛의 외부 직경, 2* Rmax을 가진다.

본원에서 개시된 광 섬유는 보호 코팅물, 예를 들면 외부 클래딩 영역(3)에 접촉하여 둘러싼 1 차 코팅물(P)에 의해 둘러싸일 수 있고, 이때 1 차 코팅물(P)은 1.0 MPa 미만, 바람직하게는 0.9 MPa 미만, 그리고 바람직한 실시예에서 0.8 MPa 보다 크지 않은 영률을 가지며, 상기 광 섬유는 2 차 코팅물(S)을 더 포함하고, 상기 2 차 코팅물(S)은 1 차 코팅물에 접촉하여 둘러싸고, 1200 MPa보다 큰, 바람직한 실시예에서 1400 MPa보다 큰 영률을 가진다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 1 차 코팅물의 경화성 중합체 물질의 영률, 파단신율(elongation to break), 및 인장 강도는 약 0.003"(76 ㎛) 내지 0.004" (102 ㎛)의 두께, 약 1.3 cm의 폭, 5.1 cm의 측정 길이 및 2.5 cm/min의 테스트 속도의 막으로 형성된 물질의 샘플 상에서 인장 테스팅 장비(예를 들면, Sintech MTS Tensile Tester, 또는 INSTRON Universal Material Test System)를 사용하여 측정된다.

적합한 1 차 및 2 차 코팅물의 추가적인 설명은 본원의 내용에 참조로서 병합된 PCT Publication WO2005/010589을 통해 볼 수 있다.

바람직하게, 본원에서 개시된 광 섬유는 OH가 낮은 함량을 가지고, 바람직하게 특정 파장 영역에서, 특히 E-밴드에서 상대적으로 낮거나 존재하지 않은 수분 피크(water peak)를 나타내는 감쇠 곡선을 가진다. 수분 피크가 낮은 광 섬유의 제조 방법은 본원의 내용에 참조로서 병합된 각각의 PCT Application Publication Numbers WO00/64825, WO01/47822, 및 WO02/051761 내용을 통해 볼 수 있다. 본원에서 개시된 광 섬유는 1310 nm에서의 광 감쇠를 초과하여, 보다 바람직하게는 1310 nm에서의 광 감쇠보다 크지 않게 0.10 dB/km보다 크지 않은 1383 nm에서의 광 감쇠(스펙트럼)를 가지는 것이 바람직하다. 본원에서 개시된 광 섬유는 바람직하게 수소 분위기(hydrogen atmosphere), 예를 들면, 적어도 144 시간 동안 0.01 atm 부분 압력 수소에 적용된 후, 1383 nm에서의 0.03 dB/km보다 작은 최대의 수소로 유도된 감쇠 변화를 가진다.

낮은 수분 피크는 일반적으로 특히 약 1340 nm 내지 약 1470 nm 사이의 전달 신호에 적은 감쇠 손실을 제공한다. 나아가, 낮은 수분 피크는 또한 광 섬유에 광학적으로 연결된 펌프 발광 장치, 예를 들면 하나 이상의 펌프 파장에서 동작할 수 있는 Raman 펌프 또는 Raman 증폭기의 펌프 효율을 개선시킬 수 있다. 바람직하게, Raman 증폭기는 원하는 동작 파장 또는 파장 영역보다 낮은 약 100 nm인 하나 이상의 파장에서 펌핑을 한다. 예를 들면, 약 1550 nm의 파장에서의 동작 신호를 전송하는 광 섬유는 약 1450 nm의 펌프 파장에서 Raman 증폭기로 펌핑될 수 있다. 이로써, 약 1400 nm 내지 약 1500 nm의 파장 영역에서 감쇠가 낮은 섬유는 펌프 감쇠를 감소시키고 펌프 효율, 예를 들면, 특히 약 1400 nm에서의 펌프 파장에 대한 펌프 전력 mW 당 이득을 증가시키는 경향이 있다.

본원에서 개시된 섬유는 OVD 공정으로 제조될 시에 특히 낮은 PMD 값을 가진다. 광 섬유의 스피닝(spinning)은 본원에서 개시된 섬유에 대한 낮은 PMD 값일 수도 있다.

이해하여야 하는 바와 같이, 상술된 설명은 단지 예시적이며, 청구항에서 정의되는 섬유의 특성 및 특징의 이해를 위한 개요를 제공하기 위한 것이다. 첨부된 도면은 바람직한 실시예의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고, 이러한 명세서의 일부에 병합되고 그 일부를 구성하기도 한다. 도면은 다양한 수단 및 실시예를 도시하고, 설명과 함께, 다양한 실시예의 원리 및 동작을 설명하는 기능을 한다. 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 본원에서 기술된 바와 같이 바람직한 실시예에 대한 다양한 변화는 첨부된 청구항의 기술 사상 또는 권리 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims

외부 반경(r₁) 및 굴절률(Δ₁)을 가지고 게르마니아로 도핑된 중심 코어 영역; 및
8 마이크론보다 큰(> 8 마이크론) 외부 반경(r₂) 및 굴절률(Δ₂)을 가진 제 1 내부 클래딩 영역, 및 상기 제 1 내부 클래딩 영역을 둘러싸고 굴절률(Δ₃)을 포함하는 제 2 외부 클래딩 영역을 포함한 클래딩 영역을 포함하며,
상기 Δ₁은 상기 Δ₃보다 크고 상기 Δ₃는 상기 Δ₂보다 크고(Δ₁ > Δ₃ > Δ₂),
상기 Δ₃와 상기 Δ₂ 간의 차는 .01보다 크고,
상기 광 섬유는 1260 nm 이하인 22m 케이플 컷오프를 포함하며,
r₁/r₂는 0.25 이상인 광 섬유.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 내부 클래딩 영역은 0.02 wt % 미만인 플루오르를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 섬유.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 내부 클래딩 영역에는 플루오르 및 게르마니아가 기본적으로 없는 것을 특징으로 하는 광 섬유.
청구항 1에 있어서,
상기 r₂부터 적어도 30 마이크론의 반경까지 연장된 길이에 대해서는 상기 Δ₃이 상기 Δ₂보다 큰 것(Δ₃ > Δ₂)을 특징으로 하는 광 섬유.
청구항 1에 있어서,
상기 r₁/r₂는 .3보다 큰 것을 특징으로 하는 광 섬유.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 내부 클래딩 영역의 외부 반경과 30 ㎛의 반경 거리 사이에서 계산된 외부 클래딩 영역의 프로파일 체적(V₃)은 다음과 같고:

|V₃|은 적어도 5 %△㎛²인 것을 특징으로 하는 광 섬유.
청구항 1에 있어서,
상기 광 섬유는, 상기 광 섬유가 20 mm 반경의 맨드릴 상에 감기게 될 시에 0.75 dB/turn 미만의 굽힘 손실을 나타내고, 6.6 내지 7.5의 MAC 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 광 섬유.
청구항 1에 있어서,
제 1 내부 클래딩 영역의 폭(r2 _ r1)은 3 내지 13 마이크론인 것을 특징으로 하는 광 섬유.
청구항 7에 있어서,
상기 광 섬유는, 상기 광 섬유가 15 mm 반경의 맨드릴 상에 감기게 될 시에 1 dB/turn 미만의 굽힘 손실을 나타내는 것을 특징으로 하는 광 섬유.
외부 반경(r₁) 및 굴절률(Δ₁)을 가진 중심 코어 영역; 및
플루오르로 도핑된 실리카를 포함한 클래딩 영역을 포함하며,
상기 클래딩 영역은, 외부 반경(r₂) 및 굴절률(Δ₂)을 가진 제 1 내부 클래딩 영역 및 굴절률(Δ₃)을 가진 제 2 외부 클래딩 영역을 포함하고, r₁/r₂는 .25보다 큰 단일 모드식 광 섬유.
청구항 10에 있어서,
상기 코어 영역은 2 wt 퍼센트 미만인 게르마니아를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 모드식 광 섬유.
청구항 10에 있어서,
상기 코어 영역에는 기본적으로 게르마니아가 없는 것을 특징으로 하는 단일 모드식 광 섬유.
청구항 10에 있어서,
상기 광 섬유는 1260 nm 이하인 22m 케이플 컷오프를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 모드식 광 섬유.
청구항 10에 있어서,
상기 제 1 내부 클래딩 영역의 외부 반경과 30 ㎛의 반경 거리 사이에서 계산된 외부 클래딩 영역의 프로파일 체적(V₃)은 다음과 같고:

|V₃|은 적어도 5 %△㎛²인 것을 특징으로 하는 단일 모드식 광 섬유.
청구항 10에 있어서,
상기 광 섬유는, 상기 광 섬유가 20 mm 반경의 맨드릴 상에 감기게 될 시에 0.75 dB/turn 미만의 굽힘 손실을 나타내고, 6.6 내지 7.5의 MAC 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 단일 모드식 광 섬유.
청구항 10에 있어서,
제 1 내부 클래딩 영역의 폭(r2 _ r1)은 3 내지 13 마이크론인 것을 특징으로 하는 단일 모드식 광 섬유.
청구항 15에 있어서,
상기 광 섬유는, 상기 광 섬유가 15 mm 반경의 맨드릴 상에 감기게 될 시에 1 dB/turn 미만의 굽힘 손실을 나타내는 것을 특징으로 하는 단일 모드식 광 섬유.