KR20110110827A

KR20110110827A - Ｇｅ-프리 코어를 갖는 큰 유효영역의 섬유

Info

Publication number: KR20110110827A
Application number: KR1020117019853A
Authority: KR
Inventors: 스니그하라 케이. 미스라
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2011-10-07
Also published as: CN102301262A; US7689085B1; JP2012516473A; WO2010088482A1; EP2391915A1; JP2016103031A; CN102301262B; JP6071030B2

Abstract

본 발명은 (i) 1550 nm 파장에서 90㎛² 내지 160㎛²의 유효영역을 갖고, α값이 12≤α≤25을 만족하는 Ge-프리 코어, 상기 코어는: (a) 중심선으로부터 반경 r_o, 0㎛≤r_o≤2㎛까지 방사상으로 외부로 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 프로파일 Δ₀(r), -0.1%≤Δ₀(r)≤0.1%을 만족하고, 최대 상대 굴절률 Δ₀ _MAX을 갖는 중심 코어 영역; (b) 상기 중심 코어 영역에 직접 인접해서 둘러싸고, 외경 r₁, 4.8㎛≤r₁≤10㎛까지 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 프로파일 Δ₁(r)(%) 및 최소 상대 굴절률 Δ₂ _MIN을 갖고, 반경 r=2.5㎛에서 측정된 상대 굴절률 -0.15≤Δ₁(r=2.5㎛)≤0 및 Δ₀ _MAX≥Δ₁(r=2.5㎛)인 제 1 애뉼러 코어 영역; 및 (c) 상기 제 1 애뉼러 코어 영역에 직접 인접해서 둘러싸고, 반경 r₂,13㎛ ≤r₂≤ 30 ㎛ 까지 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 네거티브 상대 굴절률 프로파일 Δ₂(r)(%)을 갖고, 최소 상대 굴절률 Δ₂ _MIN은 Δ₂ _MIN < Δ₁(r=2.5 ㎛) 및 -0.7% ≤Δ₂ _MIN ≤ -0.28%인 불소 도프된 제 2 애뉼러 영역을 포함하고, (ii) 상기 코어를 둘러싸고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 Δ_c(r), Δ_c(r)=Δ₂ _MIN≠0.3%를 만족하는 클래딩;을 포함하고, 여기서, 상기 광섬유의 상대 굴절률 프로파일은 1550nm 파장에서 0.175 dB/km 이하의 감쇠를 제공하도록 선택된 광 도파관 섬유를 제공한다.

Description

Ｇｅ-프리 코어를 갖는 큰 유효영역의 섬유{LARGE EFFECTIVE AREA FIBER WITH GE-FREE CORE}

본 발명은 일반적으로 광섬유, 특히 순수 실리카 코어 및 낮은 감쇠를 갖는 큰 유효영역의 광섬유에 관한 것이다.

광학 증폭 방법 및 파장 분할 다중화 방법은 일반적으로 장거리용 고전력 전송을 제공하는 통신 시스템에서 필요로 된다. 고전력 및 장거리의 정의는 비트 레이트, 비트 에러 레이트, 다중화 스킴 및 가능하다면 광증폭기를 특정하는 특별한 통신 시스템에 대해서 중요하다. 고전력 및 장거리를 정의할 때에 영향을 미치는, 당업자에게 알려진 추가의 요소가 있다. 그러나, 대부분의 목적을 위해서, 고전력은 10 mW를 초과한 광전력이다. 고전력 시스템은 종종 비선형 광학 효과가 있고, 예를 들면 자기 위상 변조, 4웨이브 믹싱, 크로스 위상 변조 및 비선형 산란 처리를 포함하고, 이들은 모두 고전력 시스템에서 신호 저하를 일으킬 수 있다. 일부 적용에서, 1mW 이하의 하나의 전력 수준은 비선형 효과에 민감해서, 상기 비선형 효과는 이러한 낮은 전력 시스템에서 중요한 사항일 것이다. 또한, 다른 광섬유는 다른 광섬유 특성, 예를 들면 감쇠는 이러한 신호 저하를 일으키는 주요한 팩터이다.

일반적으로, 큰 유효영역(A_eff)을 갖는 광 도파관 섬유는 비선형 광학 효과, 예를 들면 자기 위상 변조, 4 웨이브 믹싱, 크로스 위상 변조 및 비선형 산란 처리를 감소시키고, 이들은 모두 고전력 시스템에서 신호 저하를 일으킬 수 있다.

한편, 광 도파관 섬유의 유효영역의 증가는 일반적으로 섬유를 통과한 신호 전송을 감쇠시키는 매크로벤드(mecrobend)-유도 손실을 증가시킨다. 장거리(예를 들면, 100km 이상의 거리, 또는 재발생기, 증폭기, 전송기, 및/또는 수신기 사이의 공간)에 걸친 매크로벤드 손실이 점점 중요해 지고 있다. 불행하게도, 종래의 광섬유의 유효영역이 커질수록 매크로벤드 유도 손실이 커지는 경향이 있다. 또한, 감쇠는 큰 유효영역의 섬유에서 신호 저하를 일으키는 주요한 팩터일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는:

(i) 1550 nm 파장에서 90㎛² 내지 160㎛²의 유효영역을 갖고, α값이 12≤α≤25을 만족하는 Ge-프리 코어, 상기 코어는:

(a) 중심선으로부터 반경 0㎛≤r_o≤2㎛까지 방사상으로 외부로 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 프로파일 Δ₀(r), -0.1%≤Δ₀(r)≤0.1%를 만족하고, 최대 상대 굴절률 Δ₀ _MAX을 갖는 중심 코어 영역;

(b) 상기 중심 코어 영역에 직접 인접해서 둘러싸고, 외경 r₁, 4.8㎛≤r₁≤10㎛까지 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 프로파일 Δ₁(r)(%) 및 최소 상대 굴절률 Δ₂ _MIN을 갖고, 반경 r=2.5㎛에서 측정된 상대 굴절률 -0.15≤Δ₁(r)(r=2.5㎛)≤0 및 Δ_0, _MAX≥Δ₁(r=2.5㎛)인 제 1 애뉼러 코어 영역; 및

(c) 상기 제 1 애뉼러 코어 영역에 직접 인접해서 둘러싸고, 반경 r₂, 13㎛ ≤r₂≤ 30 ㎛ 까지 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 네거티브 상대 굴절률 프로파일 Δ₂(r)(%)을 갖고, 최소 상대 굴절률 Δ₂ _MIN은 Δ₂ _MIN < Δ₁(r=2.5 ㎛) 및 -0.7% ≤Δ₂ _MIN ≤ -0.28%를 만족하는 불소 도프된 제 2 애뉼러 영역을 포함하고,

(ii) 상기 코어를 둘러싸고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 Δ_c(r), Δ_c(r)=Δ₂ _MIN±0.3%를 만족하는 클래딩;을 포함하고

여기서, 상기 광섬유의 상대 굴절률 프로파일은 1550nm 파장에서 0.175 dB/km 미만의 감쇠를 제공하도록 선택된 광 도파관 섬유를 제공한다.

일부 예시의 실시형태에 의하면, 상기 중심 코어 영역의 적어도 일부는 순수 실리카로 이루어진다.

본 발명의 추가의 특성 및 이점은 후술한 상세한 설명에 기재되어 있고, 그 일부는 그 설명으로부터 당업자에게 명백하고 후술한 상세한 설명, 청구범위 또한 수반한 도면을 포함하는 본원에 기재된 발명을 실시함으로써 인지될 것이다.

상기 일반적인 설명 및 하기 상세한 설명은 본 발명의 실시형태를 나타내고 주장된 바와 같이 본 발명의 특성 및 특징을 이해시키기 위한 고찰 또는 구성을 제공하는 것으로 의도된다. 수반한 도면은 본 발명을 더욱 이해시키기 위해서 포함되고 본 명세서의 일부에 포함하고 그 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 다양한 실시형태를 설명하고 그 설명과 함께 본 발명의 원리 및 조작을 설명한다.

본 발명은 (i) 1550 nm 파장에서 90㎛² 내지 160㎛²의 유효영역을 갖고, α값이 12≤α≤25을 만족하는 Ge-프리 코어, 상기 코어는: (a) 중심선으로부터 반경 r_o,0㎛≤r_o≤2㎛까지 방사상으로 외부로 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 프로파일 Δ₀(r), -0.1%≤Δ₀(r)≤0.1%을 만족하고, 최대 상대 굴절률 Δ₀ _MAX을 갖는 중심 코어 영역; (b) 상기 중심 코어 영역에 직접 인접해서 둘러싸고, 외경 r₁, 4.8㎛≤r₁≤10㎛까지 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 프로파일 Δ₁(r)(%) 및 최소 상대 굴절률 Δ₂ _MIN을 갖고, 반경 r=2.5㎛에서 측정된 상대 굴절률 -0.15≤Δ₁(r=2.5㎛)≤0 및 Δ₀ _MAX≥Δ₁(r=2.5㎛)인 제 1 애뉼러 코어 영역; 및 (c) 상기 제 1 애뉼러 코어 영역에 직접 인접해서 둘러싸고, 반경 r₂,13㎛ ≤r₂≤ 30 ㎛ 까지 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 네거티브 상대 굴절률 프로파일 Δ₂(r)(%)을 갖고, 최소 상대 굴절률 Δ₂ _MIN은 Δ₂ _MIN < Δ₁(r=2.5 ㎛) 및 -0.7% ≤Δ₂ _MIN ≤ -0.28%인 불소 도프된 제 2 애뉼러 영역을 포함하고, (ii) 상기 코어를 둘러싸고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 Δ_c(r), Δ_c(r)=Δ₂ _MIN≠0.3%를 만족하는 클래딩;을 포함하고, 여기서, 상기 광섬유의 상대 굴절률 프로파일은 1550nm 파장에서 0.175 dB/km 이하의 감쇠를 제공하도록 선택된 광 도파관 섬유를 제공한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시형태의 단면도이다;
도 1b는 도 1a의 섬유의 예시의 굴절률 프로파일을 개략적으로 도시한다;
도 2-16은 본 발명의 광섬유의 예시의 실시형태의 굴절률 프로파일을 도시한다.

정의

"굴절률 프로파일"은 굴절률 또는 상대 굴절률과 도파관 섬유 반경 사이의 관계이다.

"상대굴절률"은 Δ%=100×(n(r)²-n_s ²)/2n(r)²로 정의되고, 여기서 n(r) 은 달리 기재되지 않는 한, 섬유의 중심선으로부터 반경 r에서의 굴절률이고, n_s는 실리카의 굴절률이다. 본원에 사용된 바와 같이, 상대 굴절률은 달리 기재되지 않는 한 Δ로 나타내고, 그 값은 "%" 단위를 갖는다. 영역의 굴절률이 실리카의 굴절률보다 작은 경우, 상대 굴절률은 네가티브이고 디프레스 지수(depressed index)를 갖는다고 말하며, 달리 기재되지 않는 한 상기 상대 지수가 가장 네가티브 값인 점에서 산출된다. 영역의 상대 굴절률이 실리카의 상대 굴절률보다 큰 경우, 상대굴절률은 포지티브이고 그 영역은 증가하거나 포지티브 지수를 갖는다고 말하며, 달리 기재되지 않는 한 상대 지수가 가장 포지티브인 값인 점에서 산출된다. 본원에서 "업도펀트"는 순수한 언도프된 SiO₂에 대해서 굴절률을 증가시키는 경향을 갖는 도펀트라고 생각된다. "다운도펀트"는 순수 언도프된 SiO₂에 대해서 굴절률을 감소시키는 경향을 갖는 도펀트라고 생각된다. 업도펀트는 업도펀트가 아닌 하나 이상의 다른 도펀트를 수반할 때에도 네가티브 상대굴절률을 갖는 광섬유의 영역에서 존재할 수 있다. 마찬가지로, 업도펀트가 아닌 하나 이상의 다른 도펀트가 포지티브 상대굴절률을 갖는 광섬유의 영역에서 존재할 수 있다. 다운도펀트는 다운도펀트가 아닌 하나 이상의 다른 도펀트를 수반할 때에도 포지티브 상대굴절률을 갖는 광섬유의 영역에서 존재할 수 있다. 마찬가지로, 다운도펀트가 아닌 하나 이상의 다른 도펀트는 네가티브 상대굴절률을 갖는 광섬유의 영역에서 존재할 수 있다.

본원에서 "색분산"은 달리 기재되지 않는 한 물질의 분산, 도파관 분산 및 다모드 분산을 총괄하는 도파관 섬유의 분산이라고 칭한다. 싱글 모드의 도파관 섬유의 경우에, 모드내 분산은 0이다. 2개의 모드의 영역에서 분산값은 다모드 분산이 0이라고 가정한다. 제로분산 파장 (λ₀)은 분산값이 0인 파장이다. 분산 기울기는 파장에 대해서 분산 변화율이다.

"유효영역"은 A_eff=2π(∫f ² rdr)²/(∫f ⁴ rdr)로 정의되고, 적분한계는 0 내지 ∞이며, f는 도파관에서 전파된 광에 관련된 전장의 횡축 성분이다. 본원에서 사용된 바와 같이, "유효영역" 또는 "A_eff"는 달리 기재되지 않는 한 1550nm의 파장에서 광 유효영역으로 칭한다.

"α-프로파일"은 상대 굴절률 프로파일을 칭하며, Δ(r)로 나타내며 단위는 %이며, 여기서 r은 반경이고 식

를 따르고, r₀는 Δ(r)이 최대인 점이며, r₁은 Δ(r)%가 0인 점이고, r은 r_i≤r≤r_f의 범위이며, 여기서 Δ는 상기 정의되어 있고, r_i는 α-프로파일의 초기점이고, r_f는 α-프로파일의 종말점이며, α는 실수인 지수이다.

모드 필드 직경(MFD)는 Peterman II 방법을 사용하여 측정하고, 여기서, 2w=MFD이고 w²=(2[∫f ² rdr)/(∫[df/dr]²rdr), 적분 한계는 0 내지 ∞이다.

도파관 섬유의 내휨성은 소정의 시험 조건하에서 유발된 감쇠에 의해서 게이지측정될 수 있다.

하나의 형태의 휨 시험은 측면 부하 미세휨 시험이다. 소위 "측면 부하" 시험에서 소정의 길이의 도파관 섬유는 2개의 평판 사이에 배치된다. #70 와이어 메시는 하나의 플레이트에 부착된다. 공지된 길이의 도파관 섬유는 플레이트 사이에 개재하고, 플레이트를 30N의 힘으로 가압하면서 참조 감쇠를 측정한다. 70N 힘을 상기 플레이트에 가하고 감쇠의 증가 (dB/m)를 측정한다. 감쇠의 증가는 도파관에서 측면 부하 감쇠이다.

"핀 배열" 휨 시험을 사용하여 휨에 대한 도파관 섬유의 상대 저항을 비교한다. 이러한 시험을 실시하기 위해서, 본질적으로 유도된 휨 손실이 없는 도파관 섬유에 대해서 감쇠 손실을 측정한다. 도파관 섬유를 핀 배열에 대해서 직조하고, 다시 감쇠를 측정한다. 휨에 의해서 유도된 손실은 측정된 2개의 감쇠값의 차이이다. 핀 배열은 1열로 배열된 10개의 원통형 핀의 셋트이고 평평한 표면에 고정된 수직 위치에 유지된다. 핀 간격은 중심 사이에서 5 mm이고, 핀 직경은 0.67mm이다. 시험 중, 충분한 장력을 가해서 도파관 섬유를 핀 표면의 일부에 따르게 한다.

소정의 모드에 대해서, 이론적인 섬유 컷오프 파장, 또는 "이론적인 섬유 컷오프" 또는 "이론적인 컷오프"는 가이드된 광이 그 모드에서 전파할 수 없는 파장이다. 수학적 정의는 Single Mode Fiber Optics, Jeunhomme, pp. 39-44, Marcel Dekker, New York, 1990에서 알려지고, 이론적 섬유 컷오프는 모드 전파 상수가 외부의 클래딩에서 평면 웨이브 전파 상수와 같은 파장으로 기재된다. 이러한 이론적인 파장은 무한하게 긴, 직경의 변화가 없는 완전한 직선형 섬유에 대해서 충분하다.

유효한 섬유 컷오프는 휨 및/또는 기계적인 압력에 의해서 유발된 손실 때문에 이론적인 컷오프보다 낮다. 여기서, 컷오프는 LP11 및 LP02 모드 중 더 높은 것을 의미한다. LP11 및 LP02는 일반적으로 측정시에 구별되지 않지만, 둘다 스펙트럼 측정 스텝이며 (멀티모드 참조 방법을 사용), 즉 측정된 컷오프보다 긴 파장의 모드에서 파워가 관찰되지 않는다. 실제의 섬유 컷오프는 표준 2m 섬유 컷오프 시험, FOTP-80 (EIA-TIA-455-80)에 의해서 측정되어 "2m 섬유 컷오프" 또는 "측정 컷오프"로서 알려진 "섬유 컷오프 파장"을 제조한다. FOTP-80 표준 시험은 휨의 제어량을 이해서 고차 모드를 제거하거나 섬유의 스펙트럼 반응을 멀티모드 섬유의 반응으로 정규화시킨다.

케이블 컷오프 파장 또는 "케이블 컷오프"는 케이블환경에서 기계적 압력 및 휨의 더 높은 수준에 기인하여 측정된 섬유 컷오프보다 낮다. 실제의 케이블 조건은 EIA-445 섬유 광학 시험 절차에 기재된 케이블 컷오프 시험과 유사하고, 이는 EIA-TIA 섬유 광 규격, 즉 FOTP's로 알려진 전자 산업 동맹-통신산업 연합 섬유 광학 규격 (Electronics Industry Alliance--Telecommunications Industry Association Fiber Optics Standards)의 일부이다. 케이블 컷오프 측정은 전달된 파워 또는 "FOTP-170"에 의해서 싱글 모드 섬유의 EIA-455-170 케이블 컷오프 파장에 기재되어 있다.

밴드 폭은 필요에 따라서 "TIA/EIA-455-204, "다모드 섬유의 밴드폭 측정" 또는 "FOTP-204에 기재된 TIA/EIA 규격 및 "TIA/EIA-455-220, "시간 도메인에서 멀티모드 섬유의 미분 모드 지연 측정" 또는 "FOTP-220에 기재된 TIA/EIA 규격을 사용하여 측정될 수 있다.

본원에 달리 기재되어 있지 않으면, 광학 특성(예를 들면 분산, 분산 기울기 등)은 LP01 모드에 대해서 기재된다.

도파관 섬유 원격통신 링크(telecommunication link) 또는 간단하게 링크(link)는 광신호의 송신기, 광신호의 수신기, 및 그 사이에서 광신호를 전파하기 위해서 상기 송신기 및 수신기에 광학적으로 결합된 개개의 말단을 갖는 도파관 섬유 또는 섬유의 길이로 이루어진다. 도파관 섬유의 길이는 말단 대 말단 결합 배열에서 함께 접합되거나 연결되는 여러 짧은 길이로 이루어질 수 있다. 링크는 추가의 광학 성분, 예를 들면 광학 증폭기, 광학 감쇠기, 광학 절연체, 광학 스위치, 광학 필터, 또는 다중화 또는 역다중화 장치를 포함한다. 하나는 원격통신 시스템으로서 내부 연결된 링크의 그룹을 나타낼 수 있다.

본원에 사용된 광섬유의 범위(span)는 광섬유, 또는 광학 장치 사이, 예를 들면 2개의 광증폭기 사이 또는 다중화 장치와 광증폭기 사이를 확장하는 순차적으로 함께 용융된 여러 광섬유의 길이를 포함한다. 범위(span)는 본원에 기재된 광섬유의 하나 이상의 영역을 포함할 수 있고, 예를 들면 범위(span) 말단에서 잔류 분산과 같은 소망의 시스템 성능 또는 변수를 달성하기 위해서 선택된 다른 광섬유의 하나 이상의 영역을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시형태

본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 기재하고, 실시예는 수반된 도면에서 설명된다. 동일한 또는 유사한 부분에 대해서 가능하다면 언제든지 동일한 참조 번호를 사용할 것이다. 본 발명의 광섬유의 일 실시형태가 도 1a에 도시되고, 일반적으로 참조 번호 10으로 나타낸다. 도파관 섬유(10)는 1550 nm 파장에서 약 90㎛² 이상의 유효영역을 갖는 코어(12)(예를 들면, 1550 nm 파장에서 90㎛² 내지 160㎛², 또는 100㎛² 내지 160㎛²), 및 α값, 12≤α≤25, 및 그 코어를 둘러싼 클래딩(20)을 포함한다. α값의 일반적인 범위는 14 내지 20이다, 예를 들면 15≤α≤17이다. 섬유의 예시의 굴절률 프로파일(굴절률 델타, 프로파일(상대굴절률 델타 vs 반경)은 도 1b의 개략적으로 도시된다.

코어(12)는 Ge-프리이고 중심 코어 영역(14), 상기 중심 코어 영역(14)에 직접 인접해서 둘러싼 제 1 애뉼러 코어 영역(16), 및 제 1 애뉼러 코어 영역(16)에 직접 인접해서 둘러싼 제 2 애뉼러 영역(18)을 포함한다. 상기 중심 코어 영역(14)은 중심선으로부터 반경 r₀, 0㎛≤r₀≤2㎛까지 외부로 방사선방향으로 확장하고 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 프로파일 Δ₀(r)(%)를 갖고, 여기서 -0.1%≤Δ₀(r)≤0.1이다. 일부 실시형태에서, -0.1%≤Δ₀(r)≤0이다. 예를 들면, 일부 실시형태에서, -0.075%≤Δ₀(r)≤0%이다. 상기 중심 코어 영역(14)은 최대 상대 굴절률 Δ₀ _MAX을 갖는다. 본원에 기재된 예시의 실시형태에서, Δ₀ _MAX는 섬유의 중심선(r=0)에서 발생한다.

상기 제 1 애뉼러 코어 영역(16)은 외경 r₁, 4.8㎛≤r₁≤10㎛까지 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대굴절률 프로파일 Δ₁(r)(%)을 갖고, 최소 상대굴절률 Δ₁ _MIN, 최대 상대굴절률 Δ₁ _MAX (여기서, Δ₀ _MAX≥Δ₁ _MAX) 및 반경 r=2.5㎛에서 측정된 상대굴절률 Δ₁: (a) -0.15≤Δ₁(r=2.5㎛)≤0 및 (b)Δ₀ _MAX≥Δ₁(r=2.5㎛)이다. 일부 실시형태에서, Δ₁ _MAX=Δ₁(r=2.5㎛)이다.

제 2 애뉼러 코어 영역(18)은 불소가 도프되어 있고, 상기 제 1 애뉼러 영역(16)에 직접 인접해서 둘러싸여 있다. 일반적으로, 본원에 기재된 실시형태에 의하면, 제 2 애뉼러 코어 영역(18)은 0.01% 내지 1.6중량%의 불소를 함유한다.

상기 제 2 애뉼러 코어 영역(18)은 반경 r₂, 13㎛≤r₂≤30㎛까지 확장하고 순수 실리카에 대해서 측정된, 네가티브 상대 굴절률 프로파일 Δ₂(r)(%)을 가지며, 최소 상대 굴절률 Δ₂ _MIN: (a)Δ_2MIN<Δ₁(r=2.5㎛) 및/또는 Δ₂ _MIN<Δ₁ _MAX 및 (b)-0.7%≤Δ₂ _MIN≤-0.28%이다. 일부 실시형태에서, -0.5%≤Δ₂ _MIN≤-0.275%이다. 예를 들면, Δ₂ _MIN은 -0.29%, -0.3%, -0.35%, -0.38%이다. 예를 들면, Δ₂ _MIN은 -0.29%, -0.3%, -0.35%, -0.38%, -0.4%, -0.47%, -0.5%, 또는 그 범위 사이의 임의의 값이어도 좋다.

반경 r₁은 Δ₁(r=2.5㎛)과 Δ₂ _MIN 사이의 중간값에 상응하는 것으로 정의된다. 즉, r₁은 Δ(r)=[Δ₁(r=2.5㎛)+Δ₂ _MIN]/2의 반경이다. 마찬가지로 r₂는 Δ₂ _MIN과 Δ₃사이의 중간값에 상응하는 것으로 정의된다. 즉, r₂는 Δ(r)=[Δ₂ _MIN+Δ₃]/2의 반경이다. 일부 실시형태에서, r₂/r₁은 2 내지 6이다. 바람직하게, 2.1≤r₂/r₁≤5.75, 예를 들면, 2.15≤r₂/r₁≤5.7이다. 바람직하게, r₂≤30㎛, 예를 들면 14㎛≤r₂≤29㎛이다. 소정의 Δ₂및 Δ₃에 대해서, r₂/r₁이 작으면(예를 들면 r₁이 크다), MFD가 커지고, λ₀는 작아지며, 1550 nm에서 분산 D가 커진다. r₂/r₁ 비가 너무 크면, MFD가 너무 작아지고, λ₀는 더 높은 파장으로 이동하며, 1550 nm에서 분산 D는 작아진다.

클래딩(20)은 코어(12)를 둘러싸고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 Δ_c(r)(%)을 가지며, Δ_c(r)=Δ₂ _MIN±0.3%이다.

일부 예시의 실시형태에서, 코어(12) 및 클래딩(20)은 다운도펀트로서 Fl 포함한다. 이들 실시형태에서, 제 1 및 제 2 애뉼러 코어 영역(16 및 18)에서 존재하는 Fl양은 중심 코어 영역(14)에 존재하는 불소의 양보다 많다. 일부 예시의 실시형태에서, 코어(12)는 적어도 하나의 알칼리 금속 산화물 도펀트를 포함하며, 예를 들면, K, Na, Li, Cs, 및 Rb이다. 일부 예시의 실시형태에서, 코어(12)는 20 ppm 내지 1000 중량ppm의 양으로 K₂O를 함유한다. 섬유(10)는 염소를 포함한다. 염소의 양은 코어(12)에서 500 중량ppm을 초과하고, 클래딩(20)에서 10000 중량ppm을 초과한다. "ppm"은 달리 기재되지 않는 한 백만 중량분의 1 또는 중량ppm이며 중량%의 측정값은 10,000을 곱해서 ppm으로 변환시킬 수 있다.

광섬유(10)의 상대 굴절률 프로파일은 1550 nm의 파장 λ에서 0.175 dB/km 이하, 예를 들면 1550 nm의 파장 λ에서 0.145 dB/km 내지 0.175 dB/km의 감쇠를 제공하도록 선택한다. 감쇠값은, 예를 들면 1550 nm의 파장 λ에서 0.15 dB/km, 0.155 dB/km, 0.16 dB/km, 0.165 dB/km, 0.165 dB/km, 또는 0.17 dB/km 이다.

실시예

본 발명은 하기 실시예에 의해서 더욱 명확하게 될 것이다.

표 1 내지 2는 일련의 섬유 실시형태에서 실시예 1 내지 15의 특성이 기재되어 있다. 도 2 내지 16은 실시예 1 내지 15에 상응하는 굴절률 프로파일을 도시한다. 실시예 1 내지 15의 광섬유 실시형태에서, Δ₀=0;-0.065%≤Δ₁(r=2.5㎛)≤0%, -0.065%≤Δ₁ _max≤0%, -0.5% ≤Δ₂ _MIN≤-0.275%, -0.4%≤Δ₃≤-0.2% 및 r₂/r₁은 2.17≤r₂/r₁≤5.7 및 r₂<30이다. 그러나, 그외의 실시형태에서, Δ₀는 중심 코어 영역(14)에서 업도펀트 또는 다운도펀트의 존재 유무에 따라서 (실리카에 대해서) 0%보다 다소 크거나 작을 수 있다. 광섬유(10)의 일부 실시형태에서 α값은 12 내지 25이지만, 실시예 1 내지 9의 광섬유 실시형태에서 α값은 13 내지 15이다. 실시예 10 내지 15의 광섬유 실시형태에서 α값은 약 20이다.

이들 예시의 섬유의 모델 프로파일 변수는 표 1a에서 요약된다. r₃은 클래딩의 외경에 상응하고, 이들 실시예에서 r₃은 62.5㎛이었다. 일부 실시예의 섬유에서 Δ₂(%)=Δ₃(%)이다. 따라서, 이들 실시형태에서, 애뉼러 코어 영역(16 및 18) 사이의 명백한 인덱스 변화가 관찰되지 않고, r₂값은 특정한 범위 내에 있는 것이 제공된다.

실시예	Δ_MAX(%)	r₀(um)	Δ₁(%)	r₁(um)	Δ₂(%)	r₂(um)	Δ₃(%)	r₂/r₁
1	0	0	0.000	5.25	-0.300	15-26	-0.300	2.86-4.95
2	0	0	0.000	6.20	-0.290	25	-0.260	4.03
3	0	0	0.000	7.38	-0.412	16	-0.213	2.17
4	0	0	0.000	7.38	-0.412	28	-0.213	3.80
5	0	0	0.000	7.10	-0.382	18	-0.225	2.54
6	0	0	0.000	7.10	-0.382	16-26	-0.382	2.25-3.66
7	0	0	0.000	5.00	-0.292	16-26	-0.292	3.20-5.20
8	0	0	0.000	5.00	-0.302	28.5	-0.292	5.70
9	0	0	0.000	4.90	-0.315	16-26	-0.315	3.26-5.31
10	0	1.40	-0.064	5.63	-0.301	20.5	-0.315	3.64
11	0	1.92	-0.062	8.15	-0.400	24.8	-0.260	3.04
12	0	1.12	-0.062	7.40	-0.470	26	-0.280	3.51
13	0	1.30	-0.062	5.60	-0.380	22	-0.350	3.93
14	0	1.40	-0.063	6.20	-0.380	19.6	-0.340	3.16
15	0	1.00	-0.061	5.00	-0.401	20	-0.380	4.00

이들 15개의 예시의 실시형태에서, 코어(12)는 실리카계(SiO₂)이고 불소로 도프되어 있다. 하기의 표에는 코어 영역(16, 18) 및 클래딩(20)에 대한 불소의 양(중량%)을 제공한다.

실시예	코어 영역(16)에서 Fl 중량%	코어 영역(18)에서 Fl 중량%	클래딩(20)에서 Fl 중량%
1	0.00	-1.00	-1.00
2	0.00	-0.97	-0.87
3	0.00	-1.37	-0.71
4	0.00	-1.37	-0.71
5	0.00	-1.27	-0.75
6	0.00	-1.27	-1.27
7	0.00	-0.97	-0.97
8	0.00	-1.01	-0.97
9	0.00	-1.05	-1.05
10	-0.21	-1.00	-1.05
11	-0.21	-1.33	-0.87
12	-0.21	-1.57	-0.93
13	-0.21	-1.27	-1.17
14	-0.21	-1.27	-1.13
15	-0.20	-1.34	-1.27

표1의 실시예 1 내지 9에 상응하는 광섬유 실시형태에서 Δ₀(%)=Δ₁(%)이며, 중심 코어 영역(14) 및 제 1 애뉼러 영역(16)의 조성물(제 2 애뉼러 영역으로의 전이에 관련된 그래프의 엘보 영역까지)이 동일하다(도 2 내지 10 참조). 따라서, 실시예 1 내지 9에서, 코어 영역(14 및 16)에서 명확한 전이가 발생하지 않고, 표 1에는 r₀가 0㎛으로 기재되어 있지만, r₀=2㎛일 수 있다. 이들 예시의 섬유에서, 코어 영역(14)(및 제 1 애뉼러 영역(16)의 적어도 일부)이 순수 실리카이기 때문에 Δ₀ _MAX가 0이다.

구체적으로, 표 1의 실시예 2 내지 5에 상응하는 광섬유 실시형태(도 3-6 참조)는 굴절률 Δ₀=Δ₁인 제 1 애뉼러 코어 영역(16)에 의해서 둘러싸이고, 이어서 굴절률 Δ₂ _MIN인 제 2 애뉼러 코어 영역(18)에 상응하는 모트 영역(moat region)으로 둘러싸인 중심 세그먼트(14)의 코어 굴절률 프로파일을 포함한다. 이러한 모트(제 2 애뉼러 코어 영역(18))는 굴절률 Δ₃>Δ₂ _MIN인 클래딩(20)으로 둘러싸여 있다. 실시예 1 내지 5에 상응하는 광섬유 실시형태에서, -0.3%≤Δ₃≤-0.213%이다.

표 1의 실시예 6-9에 상응하는 광섬유 실시형태는 상대굴절률 Δ₀=Δ₁=0을 갖는 제 1 (순수 실리카) 애뉼러 코어 영역(16)으로 둘러싸인 순수 실리카 중심 코어 영역(14)의 코어 굴절률 프로파일을 포함한다. 이들 예시의 섬유에서, 제 1 애뉼러 코어 영역(16)은 굴절률 Δ₂<Δ₁을 갖는 제2 애뉼러 코어 영역(18)에 의해서 둘러싸여 있다. 굴절률 Δ₂을 갖는 제2 애뉼러 코어 영역(18)은 굴절률 Δ₃=Δ₂갖는 클래딩(20)으로 둘러싸여 있다. 실시예 6,7 및 9에 상응하는 광섬유 실시형태에서, 제 2 애뉼러 코어 영역(18) 및 클래딩(20)의 조성물이 동일하다. 그러나, 다른 실시형태(예를 들면, 실시예 9의 광섬유 변수 참조)에서, 제 2 애뉼러 영역(18) 및 클래딩(20)의 조성물은 동일하지 않다. 실시예 6 내지 9에 상응하는 광섬유 실시형태에서, -0.382%≤Δ₃≤-0.315%이다. 표 1의 실시예 10-15에 상응하는 광섬유 실시형태(도11-16 참조)는 제 1 애뉼러 코어 영역(16)으로 둘러싸인 상대굴절률 Δ_0MAX=0을 갖는 순수 실리카 중심 코어 영역(14)의 코어 굴절률 프로파일을 포함한다. 제 1 애뉼러 영역(16)은 상대굴절률 -0.1%<Δ₁≤0%이고, 굴절률 Δ₂ _MIN를 갖는 제2 애뉼러 코어 영역(18)에 상응하는 모트 영역에 의해서 둘러싸여 있다. 실시예 10-15에 상응하는 광섬유 실시형태에서, 제2 애뉼러 코어 영역(18)은 -0.5%≤Δ₂ _MIN≤-0.275%, 예를 들면 Δ₂ _MIN은 0.29, -0.3, -0.35, -0.38, -0.4, -0.47, 또는 이들 사이의 임의의 값이어도 좋다. 모트(제2 애뉼러 코어 영역(16))는 굴절률 Δ₃>Δ₂갖는 제3 애뉼러 코어 영역(18)에 의해 둘러싸여 있다. 실시예 10-15에 상응하는 광섬유 실시형태에서 -0.38%≤Δ₃≤-0.26%이다.

광섬유의 일부 실시형태는 다음의 값을 갖는다: 1321 nm 내지 1580 nm의 섬유 컷오프 파장 λc, 90㎛²≤A_eff≤160㎛²의 1550 nm에서 유효영역, 18 ps/nm/km 내지 25 ps/nm/km, 및 보다 바람직하게 19 ps/nm/km 내지 23.5 ps/nm/km의 1550nm의 분산 D, 및 175 dB/km 미만, 예를 들면 0.165 dB/km 내지 0.175 dB/km의 1550nm에서 감쇠를 갖는다. 표 1에서 예시의 섬유가 기재되고 기재된 광특성은 표 2a 및 2b에 기재되어 있다.

[표 2a]

[표 2b]

표 2a 및 2b에서, "Slope 1310" 및 "Slope 1550"은 1310 nm 및 1550 nm 파장에서 분산 기울기를 나타내고; "MFD 1310" 및 "MFD 1550"은 1310nm 및 1550nm 파장에서 모드 필드 직경을 나타내고; "Aeff 1310" 및 "Aeff 1550"은 1310 nm 및 1550nm에서 섬유의 유효영역을 나타내고; "D1625"는 1625 nm 파장에서 분산을 나타내고, "Attn 1550"은 1550 nm에서 감쇠를 나타내고 "Lambda 0" 또는 "λ₀"는 제로 분산 파장을 나타낸다.

다양한 변경 및 변동은 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나는 일없이 본 발명에 대해서 실시될 수 있는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 수반된 청구범위 및 그 상응하는 범위에서 있는 것이면 본 발명의 변경 및 변동을 포함하는 것을 의도한다.

Claims

(i) 1550 nm 파장에서 90㎛² 내지 160㎛²의 유효영역을 갖고, α값이 12≤α≤200을 만족하는 Ge-프리 코어, 상기 코어는:
(a) 중심선으로부터 반경 r_o까지 방사상으로 외부로 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 프로파일 Δ₀(r), -0.1%≤Δ₀(r)≤0.1%을 만족하고, 최대 상대 굴절률 Δ₀ _MAX을 갖는 중심 코어 영역;
(b) 상기 중심 코어 영역에 직접 인접해서 둘러싸고, 외경 r₁,4.8㎛≤r₁≤10㎛까지 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 프로파일 Δ₁(r)(%) 및 최소 상대 굴절률 Δ_2MIN을 갖고, 반경 r=2.5㎛에서 측정된 상대 굴절률 -0.15≤Δ₁(r)(r=2.5㎛)≤0 및 Δ₀ _MAX≥Δ₁(r=2.5㎛)인 제 1 애뉼러 코어 영역; 및
(c) 상기 제 1 애뉼러 코어 영역에 직접 인접해서 둘러싸고, 반경 r₂, 13㎛ ≤r₂≤ 30 ㎛ 까지 확장하고, 순수 실리카에 대해서 측정된 네거티브 상대 굴절률 프로파일 Δ₂(r)(%)을 갖고, 최소 상대 굴절률 Δ_2MIN은 Δ_2MIN< Δ₁(r=2.5 ㎛) 및 -0.7% ≤Δ₂ _MIN ≤ -0.28%을 만족하는 불소 도프된 제 2 애뉼러 영역을 포함하고,
(ii) 상기 코어를 둘러싸고, 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 Δ₃(r), Δ₃(r)≥Δ₂ _MIN 및/또는 Δ₃(r)=Δ₂ _MIN±0.3%를 만족하는 클래딩;을 포함하고,
여기서, 상기 광섬유의 상대 굴절률 프로파일은 1550nm 파장에서 0.175 dB/km 이하의 감쇠를 제공하도록 선택된 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, 상기 중심 코어 영역의 적어도 일부가 순수 실리카로 구성된 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, -0.5% <Δ₂ _MIN < -0.25%인 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, -0.1%≤Δ₁(r=2.5)≤0%인 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, Δ₀=0; -0.07%≤Δ₁(r=2.5㎛)≤0%, -0.5%≤Δ₂ _MIN≤-0.27%, r₂/r₁ 는 2.17≤ r₂/r₁≤5.7, 및 r₂≤2.6를 만족하는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, 상기 섬유는 1550 nm의 파장에서 분산 D가 18≤D≤25ps/nm/km인 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, 상기 섬유는 1550 nm의 파장에서 분산 D가 19≤D≤23ps/nm/km를 만족하는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, 상기 섬유는 제로 분산 파장 λ₀이 1245 nm ≤λ₀≤1290nm인 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, 상기 섬유는 20 nm 직경 만드렐에서 20회 동안 1550 nm에서 매크로벤드 손실이 10 dB/m 미만인 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, 상기 불소 도프된 제 2 애뉼러 영역은 0.01% 중량% 내지 1.6 중량% 불소를 갖는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, (i) 상기 Ge-프리 코어는 100㎛² 내지 160㎛²의 유효영역을 갖고; (ii) 불소 도프된 제 2 애뉼러 영역은 0.07% 중량% 내지 1.6 중량% 불소를 갖는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1에 있어서, 상기 섬유는 상기 코어에서 500 ppm 을 초과한 염소 및 상기 클래딩에서 10000 ppm 을 초과한 염소를 갖는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
(i) 상기 코어는 파장 1550 nm에서 100 ㎛² 내지 160㎛²의 유효영역을 갖고, △₀=0, α값이 12≤α≤25, 0㎛≤r₀≤2㎛이며; -0.07%≤ Δ₁(r=2.5 ㎛)≤0%, 및 -0.5% ≤Δ₂ _MIN ≤ -0.27%; r₂/r₁는 2.17≤r₂/r₁≤5.7 및 r₂≤2.6을 만족하며;
(ii) 상기 클래딩은 상기 코어를 둘러싸고 순수 실리카에 대해서 측정된 상대 굴절률 Δ₃(r)(%)을 가지며, Δ₃(r)=Δ₂ _MIN±0.3%을 만족하고;
여기서, 상기 광섬유의 상대 굴절률 프로파일은 1550nm 파장에서 0.15 내지 0.175 dB/km의 감쇠를 제공하도록 선택되고, 상기 광 도파관 섬유는 1550 nm의 파장에서 분산 D가 18ps/nm/km≤D≤25ps/nm/km, 1245nm≤λ₀≤1290nm이고, 상기 섬유는 20 nm 직경 만드렐에서 20회 동안 1550 nm에서 매크로벤드 손실이 10 dB/m 미만인 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1 또는 13에 있어서, (i) 상기 불소 도프된 제 2 애뉼러 영역은 0.01% 내지 1.6 중량% 불소를 갖고, (ii) 상기 섬유는 코어에서 500 ppm을 초과한 염소 및 클래딩에서 10000 ppm을 초과한 염소를 갖는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1, 13 또는 14에 있어서, 상기 섬유는 유효영역 A_eff>110㎛²를 만족하는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1, 13 또는 15에 있어서, 상기 섬유는 유효영역 A_eff>100㎛²를 만족하고; 상기 광섬유의 상대굴절률 프로파일이 1550 nm 파장에서 0.16 dB/km 이하의 감쇠를 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 16에 있어서, 상기 광섬유의 상대굴절률 프로파일은 1550 nm 파장에서 0.155 dB/km 이하의 감쇠를 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1, 13, 16 또는 17에 있어서, 상기 섬유는 1520 nm 미만의 케이블 컷 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 18에 있어서, 상기 케이블 컷 파장은 1450 nm 이하인 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1, 13, 16 또는 17에 있어서, 상기 섬유는 유효영역 A_eff>120㎛²를 만족하고; 상기 광섬유의 상대굴절률 프로파일은 21ps/nm/km 이하인 분산을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1, 13, 16 또는 17에 있어서, 상기 코어의 적어도 일부가 알칼리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 21에 있어서, 상기 알칼리는 Na, K 또는 Rb를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 22에 있어서, 상기 알칼리는 20중량ppm 내지 1000중량ppm의 범위의 K를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 29에 있어서, 상기 알칼리는 20중량ppm 내지 1000중량ppm의 범위의 K를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1, 13, 16, 17, 21, 22 또는 23에 있어서, 상기 섬유는:
(i) 1.0 MPa 미만의 영률을 갖는 제 1 코팅; 및
(ii) 1200 MPa를 초과한 영률을 갖는 제 2 코팅을 더 포함하고,
상기 섬유는 115㎛²를 초과한 유효영역을 갖는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 1, 13, 16, 17 또는 25에 있어서, 상기 섬유는 1550 nm 파장에서 21 ps/nm/km 이하의 분산 D를 갖는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.
청구항 26에 있어서, 상기 섬유는 1550 nm 파장에서 20 ps/nm/km 이하의 분산 D를 갖는 것을 특징으로 하는 광 도파관 섬유.