KR0160326B1 - How to prevent increased chromatic dispersion and random bending losses in single-mode fiber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단일 모드 광섬유에 관한 것으로, 특히 광섬유 코아의 굴절율이 코아중심으로 부터 이중 또는 그 이상의 다단계로 감소되도록 하여 영분산 파장을 1550nm로 이동시키고, 광섬유의 크래드내에 이중또는 그 이상의 다단계 굴절율 저하층을 형성하도록 함으로서 무작위 굽힘손실의 증가를 방지 할 수 있는 특출난 효과가 있는 것이다.The present invention relates to a single mode optical fiber, in particular, to reduce the refractive index of the fiber core in a double or more multi-stage from the core center to shift the zero dispersion wavelength to 1550 nm, and to reduce the double or more multi-stage refractive index in the clad of the optical fiber By forming the layer, there is an outstanding effect that can prevent the increase of random bending loss.
Description
제1도는 본 발명에 의한 이중코아와 이중크래드를 갖는 광섬유의 굴절율 분포도.1 is a refractive index distribution diagram of an optical fiber having a double core and a double clad according to the present invention.
제2도는 본 발명에 의한 삼중코아와 삼중크래드를 갖는 광섬유의 굴절율 분포도.2 is a refractive index distribution diagram of an optical fiber having triple core and triple clad according to the present invention.
제3도는 본 발명에 있어서, q값의 변화에 따른 굴절율 분포의 변화도.3 is a change in refractive index distribution according to the change in q value in the present invention.
본 발명은 달일모드 광섬유에 관한 것으로, 특히 광섬유 코아의 굴절율이 코아중심으로 부터 이중 또는 그이상의 다단계로 감소되도록 하여 영분산 파장을 1550mm로 이동시키고, 광섬유의 크래드내에 이중 또는 그 이상의 다단계 굴절율 저하층을 형성하도록 함으로서, 무작위 굽힘손실의 증가를 방지할 수 있도록 한 단일모드 광섬유의 색분산 및 무작위 손실의 증가를 방지하는 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a dalilmode fiber, and in particular, the refractive index of the optical fiber core is reduced from the core center in two or more multi-stages to shift the zero-dispersion wavelength to 1550 mm, and to reduce the double or more multistage refractive index in the clad of the optical fiber By forming a layer, the present invention relates to a method for preventing the increase in color dispersion and random loss of a single mode optical fiber which can prevent the increase in random bending loss.
일반적으로 광대역 장거리 전송용으로 사용되는 단일모드 광섬유는 광손실이 최소가 되어야만 하고, 광섬유의 동작파장에서 색분산이 제로(0)가 되어야만 하는 특성이 요구된다.In general, single-mode optical fibers used for wideband long-distance transmission require minimum optical loss and zero color dispersion in the optical fiber's operating wavelength.
이의 요구를 충족시키기 위하여 광손실이 최소가 되도록 하는 조건은 단일모드 광섬유(예, 실리카 광섬유)의 이론손실이 최소가 되는 1550㎚를 동작파장으로 사용하면 가능하였으나 이때 색 분산이 증가하는 문제가 발생하게 된다. 여기서 색 분산은 물질분산과 도파로 분산의 합으로 표현되기 때문에 이중 도파로 분산치를 적절히 조정함으로써 광손실을 최소화 시킬 수 있다.In order to meet this requirement, the condition that the light loss is minimized was possible by using 1550nm as the operating wavelength, which minimizes the theoretical loss of single-mode optical fiber (eg silica optical fiber). Done. Since color dispersion is expressed as the sum of mass dispersion and waveguide dispersion, light loss can be minimized by appropriately adjusting the double waveguide dispersion.
도파로 분산은 광섬유의 도파로 변수인 굴절율 분포, 코아의 반경 그리고 코아와 크래드간의 상대 굴절율차등에 의해 결정된다. 따라서, 이들 도파로 변수를 변화시켜 줌으로써 원하는 파장(즉, 1550㎚)에서 색분산이 제로(0)가 되도록 만들 수 있다. 이때 도파로 변수중에서 코아의 반경이나 코아와 크래드간의 상대 굴절율차는 굴절율 분포에 따라 결정되는 값이므로 원하는 단일모드 광섬유를 제조하기 위해서는 우선적으로 굴절율 분포를 결정하는 것이 대단히 중요하게 된다.Waveguide dispersion is determined by the refractive index distribution, the radius of the core, and the difference in relative refractive index between the core and the cladding. Thus, by varying these waveguide parameters, the chromatic dispersion can be made zero at the desired wavelength (i.e., 1550 nm). At this time, since the radius of the core or the relative refractive index difference between the core and the clad among the waveguide variables is determined according to the refractive index distribution, it is very important to first determine the refractive index distribution in order to manufacture a desired single mode optical fiber.
종래에는 상기와 같이 광손실이 최소가 되고 색분산을 증가하는 문제를 해결하기 위하여 다양한 굴절율 분포가 제안되어 색분산이 1550mm에서 제로(0)가 되는 특성을 얻었으나 기존 광섬유에 비해 무작위 굽힘손실이 증가하는 경향을 보여 이에 대한 보완책이 시급히 요구되는 상황에 도달하게 되었다.Conventionally, in order to solve the problem of minimizing light loss and increasing color dispersion as described above, various refractive index distributions have been proposed to obtain a characteristic that the color dispersion becomes zero at 1550 mm, but random bending loss is higher than that of the conventional optical fiber. The increasing trend led to an urgent need for supplements.
한편, 실험적으로 결정된 굽힘(bending)에 대한 식을 보면 다음과 같다.On the other hand, the equation for the experimentally determined bending (bending) is as follows.
bending ∝(코어 반경/ 파이버 반경)2* (1/개구수)4 bending ∝ (core radius / fiber radius) 2 * (1 / opening) 4
상기에서 굽힘 손실을 줄이기 위해서는 코어의 크기를 줄이고 광섬유 전체의 외경을 높여야 하는데, 이는 광전송 특정상 고정되므로, 그 다음 항인 개구수를 늘여서 굽힘손실을 줄이는 것이 바람직하다.In order to reduce the bending loss, it is necessary to reduce the size of the core and increase the outer diameter of the entire optical fiber, which is fixed due to the optical transmission characteristic. Therefore, it is preferable to reduce the bending loss by increasing the numerical aperture, which is the next term.
이의 방법으로는 코어의 굴절율을 높이는 방법과 코어 주위의 크래드층 굴절율을 낮추는 방법이 있는데, 코어의 굴절율을 높이게 되면 광의 손실(loss), 분산 (dispersion), 차단(cutoff) 등의 조건에 큰 변화가 생기게 된다.These methods include increasing the refractive index of the core and decreasing the refractive index of the cladding layer around the core. When the refractive index of the core is increased, it is large for the conditions such as loss of light, dispersion, and cutoff. There will be a change.
특히 손실의 측면에서 좋지 않은 결과를 가져오게 되므로 크래드의 굴절율을 낮추어 개구수를 증가시키게 되면, 이로 인해 굽힘 손실의 감소효과를 볼 수 있는 것이다.In particular, in terms of losses, the result is poor, if the refractive index of the clad to increase the numerical aperture, this can be seen to reduce the bending loss.
본 발명은 상기 보완책의 일환으로 안출된 것으로, 광섬유의 영분산 파장을 1550㎚로 이동시키고 크래드내에 이중 또는 그 이상이 다단계 굴절을 저하층을 형성함으로써 광섬유의 무작위 굽힘손실의 증가를 방지하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made as part of the above-mentioned countermeasures, which prevents the increase in random bending loss of the optical fiber by shifting the zero dispersion wavelength of the optical fiber to 1550 nm and forming a lower layer of double or more multi-stage refraction in the clad. There is a purpose.
또한, 이렇게 크래드의 굴절율이 감소된 부분 (이하 trench이라 함)이 계단형을 유지하면서 구성되는 것은, 파장 방정식 계산상 얻어진 코어의 모양이 계단형 인데, 이것을 trench 밑 부분까지 연장하여 계산의 결과가 trench 밑부분까지 연장 적용될 수 있도록 고안한 것이기 때문이다.In addition, the portion in which the refractive index of the clad (hereinafter referred to as trench) is maintained while being stepped is formed in the shape of the core obtained by the calculation of the wavelength equation, which is extended to the bottom of the trench and is the result of the calculation. Is designed to extend to the bottom of the trench.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means for achieving the above object,
이중코아 (1,2)와 이중크래드(3,4)를 갖는 단일모드Single mode with double core (1,2) and double clad (3,4)
광섬유에 있어서의 굴절율 분포는,The refractive index distribution in an optical fiber is
굴절율 n(r)은Refractive index n (r)
여기서,here,
이고,ego,
삼중코아 (1',2',3') 와 삼중크래드(4',5',6')를 갖는 단일모드 광섬유에 있어서의 굴절율 분포는,The refractive index distribution in a single mode optical fiber having triple cores (1 ', 2', 3 ') and triple clads (4', 5 ', 6'),
귤절율 n(r)은Tangerine ratio n (r) is
여기서,here,
와 같이 분포시킴으로서 달성된다.Is achieved by distributing as follows.
이와같이 된 본 발명은 첨부된 도면에 의거해 설명하면 다음과 같다.The present invention thus made will be described below with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명의 이중코아 (1,2)와 이중크래드(3,4)를 갖는 단일모드 광섬유의 굴절율대 반경거리와 관련된 굴절율 분포도로서, 코아내의 굴절율 분포는,1 is a refractive index distribution related to the refractive index versus the radial distance of a single mode optical fiber having a double core (1, 2) and a double clad (3, 4) of the present invention, the refractive index distribution in the core,
여기서here
이고ego
크래드내의 굴절율 분포는The refractive index distribution in the clad
여기서here
이다.to be.
제 2도는 본 발명의 삼중코아 (1, 2 ,3 )와 삼중 크래드(4, 5 ,6 )를 갖는 단일모드 광섬유의 굴절율대 반경거리와 관련된 굴절율 분포도로써, 코아내의 굴절율 분포는,2 is a refractive index distribution diagram related to the refractive index versus the radial distance of a single mode optical fiber having the triple cores (1, 2, 3) and triple clads (4, 5, 6) of the present invention.
여기서here
이고ego
크래드내의 굴절율 분포는,The refractive index distribution in the clad is
여기서here
이다.to be.
상기와 같은 굴절율 분포도에 있어서, 즉 제1도에 도시된 이중구조의 경우의 크래드의 크기인 b/d와 제2도에 도시된 삼중구조의 경우의 크래도의 크기인 c/f의 결정은 공정비용과 광손실에 있어서 중요한 인자로서 지나치게 클 경우에는 제조공정에서 많은 수의 증착층이 필요하게 되고 이로 인해 공정비용의 상승을 가져오며, 크래드의 크기가 지나치게 작을 경우에는 광섬유가 굽어질때 발생되는 누광모드 (Leaky Mode)에 의해 광손실이 증가하게 되므로 적정값을 선택하여야 한다.Determination of b / d, which is the size of the clad in the case of the dual structure shown in FIG. 1, and c / f, which is the size of the cradle in the case of the triple structure shown in FIG. Is an important factor in process cost and light loss. If it is too large, a large number of deposition layers are required in the manufacturing process, which leads to an increase in process cost. When the size of the clad is too small, the optical fiber is bent. Since the light loss increases due to the leaky mode generated, an appropriate value should be selected.
한편, 상기에서 사용된 q값은 1에서 무한대까지 쓸 수 있게 되어 있는바, 제시된 코어 구조는 계단형 이지만 이것은 q값이 무한대일 경우를 나타낸 것이고 만일 q값이 0이 된다면 삼각형 구조가 되어 코어는 전체적인 삼가형 구조를 이루게 된다.On the other hand, the q value used above can be written from 1 to infinity, the proposed core structure is stepped, but this shows the case where q value is infinity, and if q value is 0, it becomes a triangular structure. The overall trivalent structure is achieved.
따라서 이와같이 식을 표시한 것은 코어의 굴절을 구조가 삼각형 보다 위로 볼록한 구조에서 부터 계단형에 이르기까지 모두 해당된다는 표현이다.Therefore, the expression of this expression is the expression that the core's refraction is applied to everything from the convex structure above the triangle to the step shape.
이 값에 대한 귤절율의 모양은 제3도에 나타내었다.The shape of the cutoff rate for this value is shown in FIG.
상술한 바와같이, 본 발명은 광섬유 코아내의 굴절율 분포를 보유하도록 함으로써 광섬유의 손실을 최소로 하기 위한 영분산 파장을 1550mm로 이동시킬 수 있고 크래드내에 이중 또는 그 이상의 다단계 굴절율 저하층을 형성시키도록 하여 광섬유의 무작위 굽힘손실의 증가를 방지할 수 있는 특출난 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention allows the zero dispersion wavelength to be minimized to 1550 mm to minimize the loss of the optical fiber by retaining the refractive index distribution in the optical fiber core and to form a double or more multi-level refractive index lowering layer in the clad. Therefore, there is an extraordinary effect that can prevent the increase in random bending loss of the optical fiber.
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KR1019940022540A KR0160326B1 (en) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | How to prevent increased chromatic dispersion and random bending losses in single-mode fiber |
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KR0160326B1 true KR0160326B1 (en) | 1998-12-15 |
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KR (1) | KR0160326B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160076306A (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 조선대학교산학협력단 | Optical fiber, method of manufacturing the optical fiber and laser transmission method using the optical fiber |
-
1994
- 1994-09-07 KR KR1019940022540A patent/KR0160326B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20160076306A (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 조선대학교산학협력단 | Optical fiber, method of manufacturing the optical fiber and laser transmission method using the optical fiber |
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