KR100701727B1 - Method for Decreasing PMD of an Optical Fiber Using Heat Source and Apparatus for Manufacturing an Optical Fiber Using the Method - Google Patents
Method for Decreasing PMD of an Optical Fiber Using Heat Source and Apparatus for Manufacturing an Optical Fiber Using the Method Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 광섬유의 제조에 관한 것으로서, 특히, 광섬유의 편광모드분산(PMD; Polarization Mode Dispersion)을 줄이기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 인선되는 나(裸)광섬유의 원주방향으로 적어도 하나의 열원을 배치하여, 이 열원에 의해 나광섬유의 원주방향으로 불균일한 온도 구배를 형성하고, 이 원주방향으로 불균일한 온도 구배가 형성된 나광섬유를 냉각시켜 냉각속도차에 의한 광섬유 내부조직의 변화를 유발시킴으로써, 물리적인 접촉 없이 광섬유에 스핀을 인가하는 것과 마찬가지의 효과를 얻어 광섬유의 PMD를 저감한다.The present invention relates to the manufacture of optical fibers, and more particularly, to a method and apparatus for reducing the polarization mode dispersion (PMD) of an optical fiber. According to the present invention, at least one heat source is disposed in the circumferential direction of the stranded spiral optical fiber, thereby forming a nonuniform temperature gradient in the circumferential direction of the spiral fiber by the heat source, and a nonuniform temperature gradient formed in the circumferential direction. By cooling the spliced fiber and causing a change in the internal structure of the optical fiber due to the cooling speed difference, the same effect as applying spin to the optical fiber without physical contact is obtained, thereby reducing the PMD of the optical fiber.
광섬유, 편광모드분산, PMD, 복굴절, 열원, 원주방향 온도 구배 Optical fiber, polarization mode dispersion, PMD, birefringence, heat source, circumferential temperature gradient
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 제조장치(인선장치)에 대한 개략도이다.1 is a schematic diagram of an optical fiber manufacturing apparatus (drawing apparatus) according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 광섬유의 원주방향으로 회전하는 하나의 열원을 구비한 경우에, 본 발명의 원리에 따라 광섬유의 원주방향으로 불균일한 열을 인가하는 방법을 도시한 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a method of applying non-uniform heat in the circumferential direction of an optical fiber according to the principles of the present invention, in the case of having one heat source rotating in the circumferential direction of an optical fiber according to an embodiment of the present invention. .
도 3은 도 2에 도시된 실시예의 구체적인 구성을 도시한 일부 사시도 및 블럭도이다.3 is a partial perspective view and a block diagram showing a specific configuration of the embodiment shown in FIG.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 광섬유의 원주방향으로 복수의 열원을 구비한 경우에, 본 발명의 원리에 따라 광섬유의 원주방향으로 불균일한 열을 인가하는 방법을 도시한 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating a method of applying non-uniform heat in the circumferential direction of an optical fiber according to the principles of the present invention, when a plurality of heat sources are provided in the circumferential direction of an optical fiber according to another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 광섬유의 원주방향으로 복수의 열원을 구비한 경우에, 본 발명의 원리에 따라 광섬유의 원주방향으로 불균일한 열을 인가하는 방법을 도시한 개략도이다.FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a method of applying non-uniform heat in the circumferential direction of an optical fiber according to the principles of the present invention when a plurality of heat sources are provided in the circumferential direction of an optical fiber according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101: 광섬유 모재 102: 인선로101: optical fiber base material 102: cutting line
103: 나(裸)광섬유 104: 외경 측정기103: bare optical fiber 104: outer diameter measuring instrument
105: 냉각 장치 106: 코팅 장치105: cooling device 106: coating device
107: 경화 장치 108: 드라이버(캡스턴)107: curing device 108: driver (capstan)
109: 권취 장치 110: 가열 장치109: winding device 110: heating device
120, 120', 120": 제어 장치120, 120 ', 120 ": control unit
본 발명은 광섬유의 제조에 관한 것으로서, 특히, 광섬유의 편광모드분산(PMD; Polarization Mode Dispersion)을 줄이기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the manufacture of optical fibers, and more particularly, to a method and apparatus for reducing the polarization mode dispersion (PMD) of an optical fiber.
이론적으로 원형 대칭구조인 단일모드 광섬유는 2개의 독립적이고, 서로 상쇄되는 직교 편광모드를 갖는다. 일반적으로 광섬유를 통해 전파해 나가는 빛의 전기장은 이러한 2개의 편광 고유모드의 선형적인 중첩으로 볼 수 있다. 실제 단일모드 광섬유는 대칭적 횡방향 응력 또는 원형 코어의 편심 등의 불완전 요소에 의해 이 두 편광 모드의 상쇄가 발생된다. 이 두 모드는 서로 다른 위상 속도를 가지고 전파되며, 이로 인해 두 편광 모드는 상이한 전파상수(β1 및 β2)로 전파된다. 이러한 전파상수들의 차이를 복굴절(△β)이라 하고, 복굴절의 증가는 두 편광 모드의 속도 차이의 증가를 의미한다. 두 편광 모드 사이의 차동 시간지연을 편광모드분산(이하에서, "PMD"로 약칭함)이라고 하는데, 이의 존재는 고속 전송이나 아날로그 데이터의 전송을 어렵게 하는 요인이 된다.Theoretically circular symmetric single mode optical fibers have two independent, mutually canceling orthogonal polarization modes. In general, the electric field of light propagating through an optical fiber can be seen as a linear superposition of these two polarization eigenmodes. In practice, single-mode optical fibers are canceled out of these two polarization modes by incomplete elements such as symmetrical lateral stresses or eccentricity of circular cores. These two modes propagate with different phase velocities, thereby propagating the two polarization modes with different propagation constants β 1 and β 2 . This difference in propagation constants is referred to as birefringence (Δβ), and the increase in birefringence means an increase in the speed difference between the two polarization modes. The differential time delay between two polarization modes is called polarization mode dispersion (hereinafter abbreviated as "PMD"), the presence of which makes it difficult to transmit high speed or analog data.
이에 대해서 PMD를 저감시키는 몇 가지 방법이 제안되어 있다.On the other hand, several methods for reducing PMD have been proposed.
첫째는, WO83/00232호 공보, 일본 특개평8-59278호 공보, 일본 특개평7-69665호 공보, 미국특허 제5,943,466호, 미국특허 제6,240,748호, 미국특허 제5,298,047호 및 미국특허 제6,076,376호 등에 개시된 방법으로서, 광섬유 모재로부터 광섬유를 인선할 때 광섬유를 소정 피치로 꼬이게 하여 편광 모드 사이의 상대적인 지연으로 인해 점진적인 보상이 이루어지게 함으로써 PMD를 저감시키는 방법이다. 그러나, 이 방법은 인선되는 광섬유 또는 광섬유 표면에 코팅된 코팅재와 함께 광섬유를 비틀기 때문에 완성된 광섬유에 탄성 비틀림 응력이 존재하게 되고, 이는 광섬유의 또 다른 중요한 특성인 광손실 특성을 나쁘게 한다. 특히, 한 방향으로 연속적인 스핀을 부여하는 경우에는 비틀림을 해소하기 위하여 별도의 리스풀링(re-spooling) 장치를 필요로 한다. 또한, 광섬유에 스핀을 인가하기 위해서 물리적 접촉을 이용하기 때문에 광섬유의 피복 특성을 약화시켜 광섬유의 단선을 유발할 가능성이 높고, 광섬유 표면에 기계적 결함을 일으켜 광섬유의 강도를 약화시킨다. 나아가, 점차 고속화되는 인선속도에 대응하기 위해서는 모재 또는 광섬유의 회전속도를 비약적으로 증가시켜야 하기 때문에 상업적으로도 비실용적이다.First, WO83 / 00232, Japanese Patent Laid-Open No. 8-59278, Japanese Patent Laid-Open No. 7-69665, US Patent No. 5,943,466, US Patent No. 6,240,748, US Patent No. 5,298,047 and US Patent No. 6,076,376 As a method disclosed in the present invention and the like, it is a method of reducing PMD by twisting the optical fiber to a predetermined pitch when the optical fiber is drawn from the optical fiber base material so that gradual compensation is made due to the relative delay between polarization modes. However, this method twists the optical fiber along with the coating material coated on the optical fiber or the fiber surface to be edged, so that there is elastic torsional stress in the finished optical fiber, which deteriorates the optical loss characteristic, another important characteristic of the optical fiber. In particular, in the case of providing continuous spin in one direction, a separate re-spooling device is required to eliminate the twist. In addition, since the physical contact is used to apply spin to the optical fiber, the coating property of the optical fiber is weakened, which is likely to cause disconnection of the optical fiber, and mechanical failure occurs on the surface of the optical fiber, thereby weakening the strength of the optical fiber. Furthermore, in order to cope with the gradually increasing edge speed, the rotational speed of the base material or the optical fiber must be dramatically increased, which is commercially impractical.
둘째는, 공개특허 제2002-63409호에 개시된 방법으로서, 인선을 위한 용융로의 내부에 광섬유의 원주방향으로 가스유로를 마련하고 순차적, 주기적으로 가스를 분출시켜 광섬유에 미세한 변형을 주기적으로 유발시킴으로써 PMD를 제어하는 방법이다. 그러나, 이론적으로 광섬유의 PMD가 가장 좋은 조건은 모재가 이상적으로 제조되었을 때 즉, 코어 및 클래드층이 완벽하게 원형을 이루고 특히 모재가 정확히 중심을 잡은 상태에서 인선될 때인데, 이 방법은 오히려 광섬유를 흔들어줌으로써 이러한 조건을 나쁘게 만드는 것이 되므로, 실제 PMD가 개선될지는 매우 의심스럽다.Secondly, the method disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-63409, which provides a gas flow path in the circumferential direction of the optical fiber inside the melting furnace for the edge line, and ejects the gas sequentially and periodically to periodically induce fine deformation in the optical fiber. How to control. In theory, however, the best conditions for the PMD of an optical fiber are when the base material is ideally manufactured, that is, when the core and cladding layers are perfectly circular, and in particular with the base material exactly centered, which is rather the optical fiber. It is very doubtful that the actual PMD will be improved since it would make these conditions worse by shaking.
셋째는, 미국특허 제5,992,181호에 개시된 방법으로, 특정 파장대 특히 단파장대의 레이저광을 주기적 또는 비주기적으로 광섬유 모재에 조사하여 광섬유 모재의 특성을 변화시켜 PMD를 조절하는 방법이다. 그러나, 이 방법의 단점은 광섬유의 모재 특성을 변화시킬 정도로 레이저광을 조사하기 위해서는 수백 와트 이상의 고출력 레이저를 사용하여야 하는데, 이러한 고출력 레이저는 고가이며 장치의 크기가 지나치게 커서 실제 광섬유 인선장치에 장착하기 어렵다. 더욱이 PMD의 조절을 위해서는 이러한 레이저광을 광섬유 주위로 회전시키는 것이 유리한데, 이러한 장치는 그 구현이 현실적으로 매우 곤란하고 PMD 개선효과는 스핀을 인가하는 방법에 비해 미미하다.Third, the method disclosed in U.S. Patent No. 5,992,181 is a method of controlling PMD by changing the characteristics of the optical fiber base material by irradiating the optical fiber base material periodically or non-periodically with a laser light of a specific wavelength band, especially a short wavelength band. However, the disadvantage of this method is that a high power laser of several hundred watts or more should be used to irradiate the laser light to change the base material properties of the optical fiber. The high power laser is expensive and the size of the device is too large to be mounted on the actual optical fiber edge device. it's difficult. Moreover, it is advantageous to rotate this laser light around the optical fiber for the adjustment of the PMD, which is practically very difficult to implement, and the PMD improvement effect is insignificant compared to the method of applying the spin.
넷째는, 특허 제417000호에 개시된 방법으로서, 인선되는 광섬유의 일측에 고정된 보조 열원을 사용하여 국부적, 주기적으로 열처리를 가함으로써 광섬유에 잔류하는 잔여 응력을 제거함으로써 PMD를 저감하는 방법이다. 그러나, 이 방법은 반응속도가 느려 인선속도의 고속화에 대응하지 못하며, PMD 저감에 유리한 광섬유의 원주방향에서의 스핀을 인가하는 것과 같은 효과를 부여하지 못한다는 단점이 있다.Fourth, the method disclosed in Patent No. 417000 is a method of reducing PMD by removing residual stress remaining in an optical fiber by locally and periodically applying heat treatment using an auxiliary heat source fixed to one side of an optical fiber to be drawn. However, this method has a disadvantage in that the reaction speed is slow, which does not correspond to the increase in the cutting speed, and does not provide an effect such as applying spin in the circumferential direction of the optical fiber, which is advantageous for reducing the PMD.
이와 같이, 종래 PMD 저감을 위해 여러 가지 방법이 제안되었지만, 여전히 효과적이고 실용적이며 광섬유의 고속, 대량 생산에 적합한 PMD 저감방법이 요구된다.As described above, various methods have been proposed for PMD reduction, but there is still a need for a PMD reduction method that is effective, practical, and suitable for high speed and mass production of optical fibers.
본 발명은 광섬유와의 물리적 접촉 없이 효과적이고 실용적으로 PMD를 저감할 수 있는 방법과 이를 이용한 광섬유 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method capable of effectively and practically reducing PMD without physical contact with an optical fiber and an optical fiber manufacturing apparatus using the same.
본 발명자들은 인선되는 나(裸)광섬유의 원주방향으로 불균일한 온도 구배를 형성하고 이 온도 구배가 형성된 나광섬유를 냉각시켜 냉각속도차에 의한 광섬유 내부조직의 변화를 유발시킴으로써, 물리적인 접촉 없이 광섬유에 스핀을 인가하는 것과 마찬가지의 효과를 얻어 광섬유의 PMD를 저감할 수 있다는 사실을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors form a non-uniform temperature gradient in the circumferential direction of the stranded spiral optical fiber and cool the spiral fiber in which the temperature gradient is formed to cause a change in the internal structure of the optical fiber due to the cooling rate difference, thereby preventing the optical fiber without physical contact. The inventors have found out that the PMD of the optical fiber can be reduced by the same effect as applying spin to, and the present invention has been completed.
즉, 본 발명의 일태양에 따른 광섬유의 PMD 개선방법은, 광섬유 모재로부터 인선되어 진행하는 나(裸)광섬유에 대하여, 이 나광섬유의 원주방향으로 불균일한 열을 인가하는 단계; 및 상기 원주방향으로 불균일한 열이 인가된 나광섬유를 냉각하는 단계;를 포함하여, 상기 원주방향으로 불균일한 가열에 의해 형성된 나광섬유 의 원주방향 온도 구배에 의해 상기 냉각 단계에서 나광섬유의 내부 조직이 변화됨으로써 완성된 광섬유의 편광모드분산이 개선되도록 한다.That is, the method of improving the PMD of the optical fiber according to an aspect of the present invention, the step of applying a non-uniform heat in the circumferential direction of the spiral fiber to the spiral optical fiber which is carried out from the optical fiber base material; And cooling the spiral fiber to which the non-uniform heat is applied in the circumferential direction. The internal structure of the spiral fiber in the cooling step by the circumferential temperature gradient of the spiral fiber formed by the non-uniform heating in the circumferential direction. This change allows the polarization mode dispersion of the completed optical fiber to be improved.
여기서, 상기 원주방향으로 불균일한 열을 인가하는 단계는, 상기 나광섬유의 원주방향에 배치된 적어도 하나의 열원을 상기 원주방향으로 회전시킴으로써 수행되거나, 상기 나광섬유의 원주방향에 복수의 열원을 배치하고, 이 복수의 열원을 순차 또는 비순차로 동작시킴으로써 수행될 수 있다.Here, the step of applying the non-uniform heat in the circumferential direction, is performed by rotating at least one heat source disposed in the circumferential direction of the filamentary fiber in the circumferential direction, or arrange a plurality of heat sources in the circumferential direction of the filamentous fiber And by operating the plurality of heat sources sequentially or out of sequence.
또한, 본 발명의 다른 태양에 따른 광섬유 제조장치는, 광섬유 모재를 인선해서 나(裸)광섬유를 형성하는 수단; 상기 나광섬유의 원주방향으로 회전가능하게 배치되어 원주방향으로 불균일한 열을 인가함으로써 나광섬유에 원주방향으로 불균일한 온도 구배를 형성시키는 적어도 하나의 열원; 상기 적어도 하나의 열원의 파워와 회전속도 및/또는 방향을 제어하는 제어 수단; 상기 원주방향으로 불균일한 온도 구배가 형성된 나광섬유를 냉각하는 수단; 상기 냉각된 나광섬유 주위에 적어도 하나 이상의 피복층을 코팅하기 위한 수단; 광섬유의 인선속도를 제어하는 캡스턴; 및 상기 캡스턴을 통과한 광섬유를 보빈에 감기 위한 권취 보빈;을 포함한다.In addition, an optical fiber manufacturing apparatus according to another aspect of the present invention, means for cutting the optical fiber base material to form a spiral optical fiber; At least one heat source rotatably disposed in the circumferential direction of the spiral fiber to form a non-uniform temperature gradient in the circumferential direction by applying uneven heat in the circumferential direction; Control means for controlling power and rotational speed and / or direction of the at least one heat source; Means for cooling the filamentous fiber in which the non-uniform temperature gradient is formed in the circumferential direction; Means for coating at least one coating layer around the cooled spliced fiber; Capstan for controlling the cutting speed of the optical fiber; And a winding bobbin for winding the optical fiber passing through the capstan to the bobbin.
나아가, 본 발명의 또 다른 태양에 따른 광섬유 제조장치는, 광섬유 모재를 인선해서 나(裸)광섬유를 형성하는 수단; 상기 나광섬유의 원주방향에 배치되어 원주방향으로 불균일한 열을 인가함으로써 나광섬유에 원주방향으로 불균일한 온도 구배를 형성시키는 복수의 열원; 상기 복수의 열원의 동작을 제어하는 제어 수단; 상기 원주방향으로 불균일한 온도 구배가 형성된 나광섬유를 냉각하는 수단; 상기 냉각된 나광섬유 주위에 적어도 하나 이상의 피복층을 코팅하기 위한 수단; 광섬유 의 인선속도를 제어하는 캡스턴; 및 상기 캡스턴을 통과한 광섬유를 보빈에 감기 위한 권취 보빈;을 포함한다.Furthermore, an optical fiber manufacturing apparatus according to another aspect of the present invention includes means for cutting the optical fiber base material to form spiral fiber; A plurality of heat sources arranged in the circumferential direction of the filamentous fiber to form a non-uniform temperature gradient in the circumferential direction by applying uneven heat in the circumferential direction; Control means for controlling the operation of the plurality of heat sources; Means for cooling the filamentous fiber in which the non-uniform temperature gradient is formed in the circumferential direction; Means for coating at least one coating layer around the cooled spliced fiber; Capstan for controlling the pulling speed of the optical fiber; And a winding bobbin for winding the optical fiber passing through the capstan to the bobbin.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명에 따른 광섬유 제조장치의 개략적인 구성을 도시하고 있다.1 shows a schematic configuration of an optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 광섬유 제조장치(인선장치)(100)는, 인선로(furnace)(102), 외경 측정기(104), PMD 저감수단으로서 가열 장치(110)와 제어 장치(120), 냉각 장치(105), 코팅 장치(106), 경화 장치(107), 드라이버(캡스턴)(108), 및 권취 장치(권취 보빈)(109)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the optical fiber manufacturing apparatus (drawing apparatus) 100 of the present invention includes a
도 1에 도시된 장치에서, 광섬유 모재(101)는 인선로(102)에서 고온으로 가열되어, 연화된 모재의 넥다운(neck-down) 지점으로부터 나(裸)광섬유(103)로 인선된다. 인선된 나광섬유(103)는 외경 측정기(104)를 거쳐, 제어 장치(120)에 의해 제어되는 가열 장치(110)에 의해 원주방향으로 불균일하게 가열되어 원주방향으로 불균일한 온도 구배가 형성되고, 냉각장치(105)에서 냉각되면서 고정된다. 이때 온도 구배에 따라 냉각속도차를 가지고 냉각된 나광섬유는 원주방향으로 변형된 내부 조직을 가진다. 냉각된 나광섬유는 코팅장치(106)에서 자외선 경화수지로 적어도 한번 이상 피복되고, 코팅장치에서 코팅된 피복 광섬유는 경화장치(107)에서 경화된 후, 광섬유의 인선속도를 제어하는 드라이버(108)를 거쳐 귄취장치(109)로 이송되어 귄취된다.In the apparatus shown in FIG. 1, the optical
이상의 광섬유 제조장치는 가열 장치(110)와 제어 장치(120)를 제외하고는 일반적인 타워형 광섬유 인선 장치와 그 구성이 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 가열 장치(110)와 제어 장치(120)의 구체적인 구성과 동작을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하고, 나머지 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The above-described optical fiber manufacturing apparatus is substantially the same as the general tower-type optical fiber cutting apparatus except for the
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 장치 및 제어 장치의 구성을 나타내고 있는데, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 실시예의 PMD 개선방법 및 광섬유 제조장치에 대해 상세히 설명한다.2 and 3 illustrate the configuration of a heating apparatus and a control apparatus according to an embodiment of the present invention. The PMD improvement method and the optical fiber manufacturing apparatus of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
본 실시예에서 가열 장치(110)에는 하나의 열원(111)이 나광섬유(103)의 원주방향으로 회전가능하도록 배치된다. 구체적으로, 열원(111)은 예컨대 파장이 600nm 이상의 적색광 또는 적외선을 방사하는 니크롬선과 같은 전열선으로 이루어질 수 있다. 이러한 전열체는 그 크기를 소형화할 수 있어 종래의 레이저광을 이용한 조사방식보다 광섬유 인선장치에 적용하기에 용이할 뿐만 아니라, 전기적인 방식이기 때문에 그 온/오프 제어 및 인가하는 전력을 조절함으로써 작동과 발열량을 쉽게 조절할 수 있다.In the present embodiment, the
또한, 열원(111)은 종동 풀리(116)의 내부에 나광섬유(103)와 대향하도록 고정 배치되어 능동 풀리(117) 및 벨트(118)와 같은 회전력 전달수단을 통해 모터(119)의 회전력을 공급받음으로써 나광섬유(103)의 원주방향으로 회전할 수 있도록 배치된다. 도 3에서 참조부호 112 및 113은 절연체로 이루어진 종동 풀리(116)의 각각 상하면에 고정되어 종동 풀리(116)와 함께 회전하는 열원(111)의 회전 전극이고, 114 및 115는 각각 열원의 전극(112 및 113)에 전류를 인가하는 브러쉬 형태의 고정 전극이다.In addition, the
또한, 열원(111)에는 열원전원 공급장치(123)가 연결되고, 제어 장치(200)는 열원(111)에 공급되는 전력의 ON/OFF 제어신호와 전력값(파워) 제어신호를 열원전원 공급장치(123)에 인가함으로써, 열원(111)의 작동과 발열량을 제어한다. 한편, 모터(119)에는 모터전원 공급장치(124)가 연결되고, 제어 장치(200)는 모터 온/오프 제어신호, 모터속도 제어신호, 및 회전방향 제어신호를 인가함으로써, 모터(119)의 작동과 회전방향 및 속도를 제어한다. 따라서, 모터(119)에 인가되는 전력을 조절함으로써 모터의 회전운동을 쉽게 제어할 수 있고, 이른바 모듈레이션이 가능하다. 즉, 예컨대 광섬유에 스핀을 인가하여 PMD를 저감하는 구성에 비해 광섬유에 물리적인 접촉 없이 모터에 연동되는 열원을 회전시킴으로써 스핀을 인가하는 것과 같은 효과를 부여하면서, 특히 모터의 회전속도와 방향, 주기 등을 간단히 조절함으로써 소정의 맥동길이(Bit Length) 내에 가능한 한 많은 스핀을 부여할 수 있고, 나아가 스핀의 속도와 방향을 비주기적으로 변경시킴으로써 PMD 개선에 탁월한 효과를 가져온다고 알려져 있는 모듈레이션이 가능하다.In addition, a heat source
그리고, 제어 장치(200)에는 사용자 인터페이스(121)가 마련되어 사용자가 열원(111)과 모터(119)의 파워나 움직임을 제어하는 정보를 입력할 수 있다. 또한, 제어 장치(200)에는 표시장치(122)가 마련되어 사용자가 입력한 정보나 열원(111)이나 모터(119)의 동작상태를 표시할 수 있다. 따라서, 사용자는 용이하게 열원(111)과 모터(119)를 제어할 수 있게 된다. 구체적으로, 사용자는 열원(111)에 대하여, ①일정한 파워(즉, 발열량)를 유지하는 방법, ②미리 정의된 주기함수 형태로 파워를 변경시키는 방법, ③비주기적으로 파워를 변경시키는 방법, ④주기적 또는 비주기적으로 파워를 온/오프하는 방법, 또는 위 ① 내지 ④를 조합하는 방법으로 열원을 제어할 수 있고, 유사하게 모터에 대해서도 ⑤일정한 속도로 회전시키는 방법, ⑥미리 정의한 주기함수 형태로 회전속도를 변화시키는 방법, ⑦비주기적으로 회전속도를 변화시키는 방법, ⑧회전방향을 주기적 또는 비주기적으로 변경하는 방법, 또는 위 ⑤ 내지 ⑧을 조합하는 방법으로 모터(119)를 제어할 수 있다.In addition, the
이어서, 위와 같이 구성된 본 실시예의 장치를 이용하여 광섬유의 PMD를 저감시키는 메카니즘을 살펴본다.Next, a mechanism for reducing the PMD of the optical fiber by using the apparatus of the present embodiment configured as described above will be described.
광섬유 인선로(102)로부터 인선된 나광섬유(103)가, 제어 장치(120)에 의해 발열량, 회전속도 및 방향이 제어되는 가열 장치(110) 내로 진입하면, 나광섬유(103)의 원주방향으로 불균일한 열이 인가되어 원주방향으로 온도 구배가 생긴다. 이렇게 원주방향으로 온도 구배가 형성된 나광섬유(103)가 냉각 장치(105) 내로 진입하면, 온도 구배에 따른 냉각속도의 차로 인하여 냉각도중 광섬유 내부 조직에 변화가 발생된다. 이러한 광섬유 내부 조직의 변화는 결과적으로 PMD 저감으로 이 어진다.When the
한편, 상술한 실시예에서는 가열 장치(110)에 하나의 열원(111)을 구비한 경우를 들어 설명했지만, 본 발명이 반드시 이에 한하지 않음은 물론이다. 예컨대, 도 3의 종동 풀리(116) 내에 대칭적으로 두 개 또는 세 개 이상의 열원을 배치함으로써, 인선속도가 고속인 경우에도 충분히 대응할 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the case where the
또한, 상술한 실시예에서 회전력 전달수단으로서 능동 풀리(117), 종동 풀리(116) 및 벨트(118)를 예를 들어 도시하고 설명하였지만, 기어나 체인과 같은 동력전달수단을 채택할 수 있음은 물론이다.In addition, although the
나아가, 상술한 실시예에서 열원(111)은 종동 풀리(116) 내에 고정되어 광섬유의 원주방향으로만 회전가능하게 배치되는 것으로 도시되고 설명되었지만, 열원은 예컨대 솔레노이드와 같은 직선왕복 구동수단에 의해 광섬유(103)의 반경방향으로 진퇴가능하게 배치될 수도 있다. 이 경우, 열원을 광섬유의 반경방향으로 진퇴운동시킴으로써, 열원의 파워를 조절함으로써 발열량을 조절하는 것과 유사한 효과를 얻을 수 있다.Further, in the above-described embodiment, the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a view schematically showing the configuration of a heating apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 가열 장치에 대하여 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 4, the heating apparatus according to the present embodiment will be described with reference to differences from the above-described embodiment.
전술한 실시예에서는 하나의 열원(111)을 광섬유의 원주방향을 따라 회전시켰지만, 본 실시예에서는 나광섬유(103)의 원주방향을 따라 복수 개의 열원(111a 내지 111d)을 고정시켜 배치한다(도 4에서는 대략 90도 간격으로 네 개의 열원이 배치되는 것으로 도시하였지만 그 개수는 특별히 한정되지는 않는다). 그리고, 전술한 실시예의 모터(119)에 의한 열원의 회전과는 달리, 본 실시예의 제어 장치(120')는 복수의 열원(111a 내지 111d)에 대해 순차 또는 비순차적으로 온/오프 및 파워를 제어함으로써, 전술한 실시예에서 열원을 주기적 또는 비주기적으로 회전시킨 것과 같은 효과를 얻는다.In the above-described embodiment, one
따라서, 본 실시예에서도 전술한 실시예와 마찬가지로 나광섬유(103)의 원주방향으로 불균일한 가열이 가능하여 원주방향으로 온도 구배를 부여할 수 있고, 그에 따라 물리적 접촉 없이 광섬유에 스핀을 인가한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 특히, 본 실시예의 경우에는 모터나 풀리와 같은 기계적인 요소가 불필요하여 전체 장치의 구현이 더욱 용이해지고, 열원의 회전에 따른 기계적 고장 등이 없어 장치의 내구성이나 신뢰성이 향상된다.Therefore, in the present embodiment, similarly to the above-described embodiment, the non-uniform heating in the circumferential direction of the
한편, 본 실시예에서 광섬유(103)의 원주방향에 배치되는 열원(111a 내지 111d)은 개수가 많을수록 전술한 실시예에서의 열원의 회전에 유사한 효과를 얻을 수 있겠지만, 열원의 크기에 따른 공간적 한계 때문에 많은 수의 열원을 배치하기 어려울 수도 있다. 이 경우에는 복수의 열원을 동일한 평면상에 배치하지 않고, 광섬유(103)의 축을 따라서 나선형으로 배치함으로써 많은 수의 열원을 무리 없이 배치할 수 있다. 이렇게 복수의 열원을 나선형으로 배치하는 경우, 특히 고속의 인선속도에도 충분히 대응할 수 있다.On the other hand, the larger the number of the heat source (111a to 111d) disposed in the circumferential direction of the
또한, 본 실시예에서도, 전술한 실시예와 마찬가지로, 복수의 열원들(111a 내지 111d)의 전부 또는 일부는, 광섬유의 반경방향으로 진퇴가능하게 배치될 수 있다. 특히 복수의 열원들 전부가 광섬유의 반경방향으로 진퇴가능하게 배치되는 경우, 인선 공정중 열원들 전부를 온시켜 놓고 열원들을 순차 또는 비순차적으로 광섬유에 대해 진퇴시킴으로써 열원을 주기적 또는 비주기적으로 회전시키는 것과 유사한 효과를 얻을 수 있다.Also, in the present embodiment, as in the above-described embodiment, all or part of the plurality of
나아가, 복수의 열원들(111a 내지 111d)은 광섬유(103)로부터 동일한 거리만큼 이격되어 배치될 수도 있지만, 서로 다른 이격거리를 가지고 배치될 수도 있다. 또한, 도 4에는 도시하지 않았지만, 도 3과 마찬가지로, 제어 장치(120')에는 사용자 인터페이스와 표시장치가 연결될 수 있음은 물론이다.In addition, the plurality of
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.5 is a view schematically showing the configuration of a heating apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 가열 장치에 대하여 전술한 실시예들과 다른 점을 중심으로 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 5, the heating apparatus according to the present embodiment will be described with reference to differences from the above-described embodiments.
본 실시예의 가열 장치가 복수의 열원(111a 내지 111d)을 구비하는 것은, 도 4를 참조하여 설명한 실시예와 같다. 하지만, 본 실시예의 열원들(111a 내지 111d)은 고정되지 않고 광섬유(103)와 소정거리 이격된 채로 광섬유의 접선방향으로 직선 왕복운동 가능하도록 각각 레일(125a 내지 125d) 위에 배치되어 있다. 열원(111a 내지 111d)의 직선운동은 예컨대 래크와 피니언을 이용한 기어 방식으로 구현되거나, 솔레노이드를 이용하여 구현될 수 있다.The heating apparatus of the present embodiment includes the plurality of
그리고, 본 실시예의 제어 장치(200")는 각 열원(111a 내지 111d)의 온/오프 나 파워 뿐만 아니라, 레일(125a 내지 125d) 위의 직선 왕복운동을 제어한다. 따라서, 열원들(111a 내지 111d)을 시계방향이나 반시계방향의 동일한 방향으로 동시에 직선운동시킴으로써 열원을 회전시킨 것과 유사한 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 열원들(111a 내지 111d)을 동일한 방향으로 직선운동시키지 않고 규칙적 또는 불규칙적으로 일정하지 않은 방향으로(시계방향과 반시계방향을 혼재시켜) 직선운동시키는 것도 가능하여 더욱 다양한 모듈레이션 효과를 얻을 수 있다.In addition, the
한편, 본 실시예에서도, 복수의 열원을 동일한 평면상에 배치하지 않고 광섬유(103)의 축을 따라서 나선형으로 배치할 수 있고, 열원들(111a 내지 111d)의 광섬유(103)와의 이격거리는 동일하거나 서로 다를 수 있다. 또한, 제어 장치(120")에는 사용자 인터페이스와 표시장치가 연결될 수 있음은 물론이다.On the other hand, also in this embodiment, a plurality of heat sources can be arranged helically along the axis of the
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 비교적 크기가 작고 다양한 제어가 가능한 열원을 이용함으로써 광섬유 자체를 꼬거나 물리적인 접촉 없이 광섬유에 스핀을 인가하는 것과 동일한 효과를 간단한 구성으로 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, by using a relatively small and various controllable heat source, the same effect as applying spin to the optical fiber without twisting the optical fiber itself or physical contact can be obtained with a simple configuration.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
본 발명에 따르면, 광섬유와의 물리적 접촉이나 광섬유 외부에 꼬임 응력을 가하지 않고, 비접촉식으로 PMD를 저감시키는 것이 가능하다.According to the present invention, it is possible to reduce the PMD in a non-contact manner without physically contacting the optical fiber or applying twist stress to the outside of the optical fiber.
또한, 다양한 작동 모드를 용이하게 선택, 제어할 수 있는 PMD 저감장치를 보다 저렴하고, 간단하게 구현하는 것이 가능해진다.In addition, it is possible to implement a PMD reduction device that can easily select and control various operation modes at a lower cost and simplicity.
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