KR100560668B1 - 고밀도 광섬유 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광케이블의 코어층 중심부와 코어층의 외부에 각기 보강부재를 배치시킴으로써 인장강도를 보다 향상시키고, 광유닛내에 포함되는 광섬유의 점적율을 50%이상 향상시켜 고밀도를 실현시킨 고밀도 광섬유 케이블에 관한 것이다.

본 발명의 광섬유 케이블은 케이블 중앙에 위치되어, 길이 방향으로 확장되는 고탄성계수 재질의 제 1 보강부재, 다수의 광섬유를 구비한 복수의 광유닛이 상기 제 1 보강부재를 둘러싸도록 구성되는 광파코어와; 플라스틱 물질로 만들어지고 상기 광파코어를 둘러싸는 재킷과; 상기 광파코어와 재킷 사이에 위치되어 케이블 길이방향 축으로 평행하면서 상기 제 1 보강부재와 직선상으로 놓이는 다수의 고탄성계수 재질의 제 2 보강부재를 포함하고, 상기 복수의 광유닛은 다수의 광섬유를 포함하는 튜브이고, 튜브내부에 배치되는 광섬유가 나선형을 띄도록 튜브의 길이가 광섬유 보다 약간 짧게 설정되고, 상기 광유닛 튜브내의 단면적에 대한 다수의 광섬유의 단면적의 비율이 최소 0.5이상이며, 상기 제 1 및 제 2 보강부재는 서로 협력하여 소정의 인장 강성도를 상기 케이블에 제공한다.

따라서, 본 발명의 광섬유 케이블은 보강부재가 내부와 외부에 각기 위치하고 있어 고강도 구조가 되어 광섬유 점적율이 50% 이상이 되더라도 굽힘조건 및 신장조건에서 우수한 특성을 유지할 수 있다.

Description

고밀도 광섬유 케이블

본 발명은 광섬유 케이블에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광케이블의 코어층 중심부와 코어층의 외부에 각기 보강부재를 배치시킴으로써 인장강도를 보다 향상시키고, 광유닛내에 포함되는 광섬유의 점적율을 50%이상 향상시켜 고밀도를 실현시킨 고밀도 광섬유 케이블에 관한 것이다.

광섬유 통신분야의 발전은 급속히 이루어져 왔다. 그러나 기술진보의 방향은 여전히 변천을 거듭하고 있다. 일례로 이전의 섬유시스템은 약 0.8㎛의 파장에 작동하도록 설계되었으나, 현재의 섬유시스템은 약 1.3㎛의 파장에서 작동하도록 설계된다. 이제, 1.55㎛의 근처에서 규소기본 광섬유에 존재하는 로스윈도우(loss window)의 이익을 얻기 위하여 약 1.55㎛의 작동파장을 갖는 시스템에 대한 관심이 증대되고 있다. 또 다른 변천의 예는 보다 큰 대역폭에 대한 요구에 의해 다중모드섬유로부터 단일모드섬유로의 추세가 있다.

큰 대역폭을 갖는 것과 크기가 소형인 것이 바람직스러울지라도 광전송용 광섬유는 물리적으로 취성이 있고, 인장하중하에서 저변형량 파손특성을 보이며, 굴절시에 광전송특성이 나빠진다.

굴절로 인한 전송특성 저하는 미세굴절손실(microbending loss)로서 알려져 있다. 결과적으로, 케이블 구조는 광섬유를 물리적으로 보호하도록 발전해 왔다.

도관에서 사용하기 위한 케이블은 케이블이 당겨질 때 가해지는 인장하중 및 굴절에 의한 응력에 견딜수 있어야 한다. 광섬유용으로 개발된 케이블 구조는 느슨한 튜브케이블과 꼬아진 케이블 및 리본 케이블을 포함한다.

느슨한 튜브케이블의 예는 1983년 32차 국제도선 및 케이블 심포지움의 회보의 301 내지 307 페이지에 기재된 디.로렌스 및 피.바크의 "미니유니트 케이블의 현단계"라는 부분에 기술되어 있으며, 미국특허 제 4,153,332 호에도 기재되어 있다.

리본 케이블은 평면배열로 배치된 다수의 광섬유를 각각 포함하는 하나 이상의 리본을 포함한다. 미국특허 제 4,078,853 호에는 느슨하게 끼워진 플라스틱 내부 관형자켓에 의해 둘러싸인 다수의 리본으로된 코어를 포함하는 케이블이 설명되어 있다. 플라스틱 외부자켓은 이 외부자켓에 내장되어 단단히 결합된 보강부재로 보강되어 있다.

어떤 경우에는 즉, 도심지의 루프 플랜트에서와 같이 많은 굴절부를 포함하는 도관시스템에서는 보다 큰 인장하중이 예견된다. 그러한 용도로 적합하며 개선된 광통신케이블이 미국 특허 제 4,241,979 호에 기재되어 있다.

보강부재가 나선형으로 감겨 있는 베딩층(bedding layer)이 플라스틱으로 압출된 내부자켓 및 외부자켓의 사이에 부가되어 보강부재가 외부자켓에 의해 내장되는 범위를 조절하게 한다. 케이블은 반대방향의 나선형으로 감겨있는 두 개의 분리된 보강부재층을 포함한다. 지속적인 인장하중하에서 이러한 두 개의 보강부재층은 케이블에 대해 동등하지만 방향이 반대인 토크를 발생시키므로 꼬임이 없다.

리본 케이블은 많은 우수한 특성을 갖는다. 그중 하나는 어레이의 접속이 비교적 용이하다는 것이다. 미국특허 제 3,864,018 호에 설명된 어레이 접속기는 공장에서의 장착이 가능하게 하고, 단일섬유 이음방법에서 요구되는 시간을 상당히 절약할 수 있게 한다. 또 다른 장점은 연선(stranded cable)에서 보다 케이블의 단위 면적당 점유밀도를 높일 수 있다는 것이다.

또 다른 형태의 광통신케이블에서는 다수의 광섬유가 사출된 플라스틱 튜브에 내장되어 하나의 유닛을 이루고, 다수의 이러한 튜브 유닛이 외피시스템에 의해 둘러싸인 공통의 사출된 플라스틱 튜브에 내장되어 있다.

일반적으로 각각의 튜브 유닛에 내장된 광섬유는 중앙 보강부재의 주위에 꼬아진 형태로 되어있다. 중앙보강부재는 케이블 속에 조립시키기가 비교적 용이하기 때문에 종종 이용된다. 또한, 케이블은 보강부재가 외피시스템에 일체로 되어 있을 때 보다는 중앙보강부재로 있을때에 더 용이하게 굴절된다. 그러나, 그러한 케이블이 굴절될 때는 중앙보강부재는 어떤 경우에는 하나 이상의 광섬유를 튜브에 대해 압박하여 손상을 일으킬 것이다.

도 1a 내지 도 1b에는 종래의 광섬유 케이블의 구조가 도시되어 있다.

도 1a는 케이블의 중앙에 보강부재가 배치된 광섬유 케이블을 도시한다. 즉, 케이블의 중심부에는 길이방향으로 중앙보강부재(1)가 배치되고, 이 보강부재(1)의 둘레에는 다수의 광섬유 혹은 다수의 광유닛(3)이 배치된다. 다수의 광섬유 또는 광유닛의 둘레에는 외부재킷(5)이 배치된다. 이때, 이 광섬유 또는 광유닛(3)은 의도적으로 꼬여지지 않거나, 보강부재를 둘러싸도록 감겨질 수 있다. 상기 다수의 광유닛(3) 각각은 다수의 광섬유를 내포한다.

도 1b는 보강부재(1)가 케이블의 외피시스템에 배치된 종래의 예를 도시한 것이다. 즉, 하나 이상의 보강부재(1)가 케이블의 코어(3, 4)와 외부재킷 (5)사이에 배치되고, 내부재킷(4) 내부에 다수의 광섬유(3)가 포함된다.

상기 도 1a 및 도 1b에 도시된 종래의 광섬유 케이블에 있어서는 광유닛에 포함되는 광섬유의 점적율이 최대 50% 이하인 것이 특징이다. 즉, 유닛튜브내의 단면적에 대한 다수의 광섬유의 단면적의 비율은 광섬유가 코팅되어 있는 경우 약 0.5인 예정치를 초과하지 않는다.

따라서, 종래에 있어서는 충분한 인장강도를 확보하기 위해 케이블내에 배치되는 보강부재의 외경을 크게 설계해야 하고 이로인해 케이블의 전체 무게가 증대됨으로써 케이블 배선작업이 곤란한 등의 문제점을 내포한다.

또한, 종래의 광섬유 케이블에 있어서는 유닛튜브내의 광섬유 점적율이 떨어져 유닛튜브 전체의 외경이 증가되는 단점이 존재한다.

따라서, 본 발명은 전술한 광섬유 케이블의 문제점을 극복하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 케이블의 외경 특히, 유닛튜브의 외경을 줄이면서도 충분한 인장강도를 확보할 수 있는 고밀도 광섬유 케이블을 제공함에 있다.

본 발명의 광섬유 케이블은 케이블 중앙에 위치되어, 길이 방향으로 확장되는 고탄성계수 재질의 제 1 보강부재, 다수의 광섬유를 구비한 복수의 광유닛이 상기 제 1 보강부재를 둘러싸도록 구성되는 광파코어와; 플라스틱 물질로 만들어지고 상기 광파코어를 둘러싸는 재킷과; 상기 광파코어와 재킷 사이에 위치되어 케이블 길이방향 축으로 평행하면서 상기 제 1 보강부재와 직선상으로 놓이는 다수의 고탄성계수 재질의 제 2 보강부재를 포함하고, 상기 복수의 광유닛은 다수의 광섬유를 포함하는 튜브이고, 튜브내부에 배치되는 광섬유가 나선형을 띄도록 튜브의 길이가 광섬유 보다 약간 짧게 설정되고, 상기 광유닛 튜브내의 단면적에 대한 다수의 광섬유의 단면적의 비율이 최소 0.5이상이며, 상기 제 1 및 제 2 보강부재는 서로 협력하여 소정의 인장 강성도를 상기 케이블에 제공한다.

또한, 상기 광유닛의 내부는 부드러운 젤리형태의 충진물로 채워진다.

상기 다수의 제 2 보강부재 각각은 의도적으로 꼬여짐이 없이, 서로 대칭되게 배치된다.

또한, 상기 복수의 광유닛은 제 1 보강부재 둘레에 밀착되어 일정한 방향으로 의도적으로 감겨질 수도 있다.

또한, 본 발명의 광섬유 케이블은 상기 재킷의 외부에 외부재킷층 또는 금속재의 보강용 외장층을 부가적으로 포함할 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 보강부재는 봉상의 금속제 또는 비금속제이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특히, 첨부된 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해서 실현될수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

첨부도면 도 2 및 도 3에는 본 발명의 케이블에 대한 양호한 실시예가 도시되어 있다.

도 2 및 도 3에서, 케이블은 다수의 개별적인 광섬유로 구성된 다수의 광유닛(12)을 구비하는 코어를 포함한다. 또한, 코어의 중앙에는 케이블의 길이축 방향으로 연장된 중앙보강부재(11)가 배치된다. 다수의 광유닛(12)은 중앙보강부재(11)의 주위를 둘러싼다. 각각의 광유닛(12)은 꼬여있거나 꼬여있지 않다. 즉, 광유닛(12)이 케이블의 종축선에 대해 평행하게 연장되거나 또는 진동파형으로 형성된다.

양호한 실시예의 각 광유닛(12)에 포함된 광섬유는 서로 꼬여지지 않은 채로 조립되고, 또한 광유닛(12) 자체는 무한한 길이로 조립된다는 것을 이해하여야 할 것이다. 광섬유는 광유닛 부분을 따라 물결모양으로 굴곡될 수도 있으므로 각 광섬유 길이는 외피시스템 보다 약간이라도 긴 길이를 갖게 된다.

또한, 상기 다수의 광유닛(12)은 다수의 광섬유를 포함하는 튜브이고, 튜브 내부에 배치되는 광섬유가 나선형을 띄도록 튜브의 길이가 광섬유 보다 약간 짧게 설정된다.

이것은 제조중 또는 설치 및 케이블을 보수하는 중에 광섬유에 대해 가해지는 과도한 변형을 방지한다.

또한, 상기 유닛튜브내에 포함되는 광섬유의 점적율은 최소 50% 이상을 초과하여야 한다. 여기서, 상기 광섬유의 점적율은 아래의 식(1)로 표현된다.

튜브내 광섬유의 점적율 = ()×100 ㆍㆍㆍㆍㆍ(1)

즉, 유닛튜브내의 단면적에 대한 다수의 광섬유의 단면적의 비율은 최소 0.5를 초과하여야 한다.

이와같이, 광유닛내의 광섬유 점적율이 50%이상이 되면, 동일한 전송량을 확보하는 광유닛의 외경이 축소되어 전체 케이블의 외경도 줄어들게 된다. 즉, 동일한 전송량에 대해 고밀도의 광섬유 케이블을 제조할 수 있게 된다.

상기 다수의 광유닛(12) 각각의 내부에는 부드러운 젤리 형태의 충전물이 충전될 수도 있다.

상기 중앙보강부재(11)는 고탄성 계수를 갖는 강선 또는 봉상의 유리강화수지(FRP: Fiberglass Reinforced Plastic) 재질을 사용한다.

상기 코어는 중앙보강부재(11) 위에 다수의 광유닛(12)을 감고, 각 틈새에는 젤리상의 컴파운드를 충전하여 케이블 길이방향으로 침수가 진행되지 못하도록 한 구조를 갖는 것이다.

다수의 광유닛(12)은 중앙보강부재(11) 주위에 밀착시켜서 한방향으로 감기는 구조 또는 일정한 주기마다 감기는 방향이 반전되는 양방향으로 감기는 구조를 갖는다.

본 발명의 코어 둘레에는 플라스틱 재질의 재킷(15)이 배치된다. 이 재킷(15)과 코어 사이에는 다수의 외부보강부재(13)가 배치된다.

이 다수의 외부보강부재(13) 각각은 의도적으로 꼬여짐이 없이 서로 대칭되게 배치된다. 이 외부보강보재(13)는 상기 중앙보강부재(11)와 마찬가지로 고탄성계수를 갖는 강선 또는 봉상의 유리강화수지 재질을 갖는다.

또한, 상기 재킷(15)은 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 플로로 폴리머, 폴리비닐크로라이드, 또는 테프젤로 만들어진다. 이 재킷(15)은 광섬유를 먼지, 수분, 태양광, 마멸, 분쇄, 온도변화로부터 보호한다.

도 2는 외부보강부재(13)가 동심원상의 양측으로 서로 대칭되게 2개를 한조로 하는 2조의 보강부재가 배치된 구조를 도시한 것이다.

도 3은 외부보강부재(13)가 동심원상의 양측으로 서로 대칭되게 2조 배치되고, 광케이블을 공중에 매달기 위한 지지선(17)이 케이블 외부에 설치된 구성을 도시한 것이다.

상기 도 2 및 도 3의 광섬유 케이블의 경우 재킷(15)의 외부에 외부재킷층 또는 금속재의 보강용 외장층이 부가적으로 포함될 수도 있다.

추가의 이점 및 변형이 이 분야의 지식을 가진자에게는 용이하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 광범한 양태에 있어, 본 발명은 본 명세서에 표시, 설명된 특정 상세 및 대표적 장치에 한정되지 않는다.

따라서, 여러 변형이 첨부된 특허청구범위 및 그 대등물에 의해 정의된 전반적 발명 개념의 정신 또는 범위에서 벗어나지 않고도 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 광섬유 케이블은 보강부재가 내부와 외부에 각기 위치하고 있어 고강도 구조가 되어 광섬유 점적율이 50% 이상이 되더라도 굽힘조건 및 신장조건에서 우수한 특성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 광유닛의 외경을 작게 할 수 있으므로 케이블 외경을 축소하여 케이블의 제조원가가 적게 되는 경제적 이익을 향유할 수 있다.

명세서내에 통합되어 있고 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 발명의 현재의 바람직한 실시예를 예시하며, 상기한 일반적 설명 및 다음의 바람직한 실시예의 상세설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 할 것이다.

도 1a는 보강부재가 코어의 중앙에 배치된 종래의 광섬유 케이블의 구조를 도시한 것이다.

도 1b는 보강부재가 코어의 외부에 배치된 종래의 광섬유 케이블의 구조를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 완충 코어형의 고밀도 광섬유 케이블의 구조를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 가공용 고밀도 광섬유 케이블의 구조를 도시한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 중앙보강부재 13: 외부보강부재

12: 광유닛 15: 재킷

17: 지지선

Claims (6)

1. 광섬유 케이블에 있어서,

   상기 광섬유 케이블 중앙에 위치되어, 길이 방향으로 확장되는 고탄성계수 재질의 제 1 보강부재, 다수의 광섬유를 구비한 복수의 광유닛이 상기 제 1 보강부재를 둘러싸도록 구성되는 광파코어와;

   플라스틱 물질로 만들어지고 상기 광파코어를 둘러싸는 재킷과;

   상기 광파코어와 재킷 사이에 위치되어 케이블 길이방향 축으로 평행하면서 상기 제 1 보강부재와 직선상으로 놓이는 다수의 고탄성계수 재질의 제 2 보강부재를 포함하고,

   상기 복수의 광유닛을 다수의 광섬유를 포함하는 튜브이고, 튜브내부에 배치되는 광섬유가 나선형을 띄도록 튜브의 길이가 광섬유 보다 약간 짧게 설정되고,

   상기 광유닛 튜브내의 단면적에 대한 다수의 광섬유의 단면적의 비율이 최소 0.5이상이며,

   상기 제 1 및 제 2 보강부재는 서로 협력하여 소정의 인장 강성도를 상기 케이블에 제공하는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광유닛의 내부가 부드러운 젤리형태의 충진물로 채워지는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 제 2 보강부재 각각은 의도적으로 꼬여짐이 없이, 서로 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 광유닛은 제 1 보강부재 둘레에 밀착되어 일정한 방향으로 의도적으로 감겨지는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 재킷의 외부에 외부재킷층 또는 금속재의 보강용 외장층을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 보강부재는 강선 또는 봉상의 유리강화수지(FRP; Fiberglass Reinforced Plastic)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.