KR100979793B1

KR100979793B1 - 광 코드

Info

Publication number: KR100979793B1
Application number: KR1020080109360A
Authority: KR
Inventors: 강희전; 유기선; 오치환; 이경구; 정창현
Original assignee: 주식회사 옵토매직
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2010-09-02
Also published as: KR20100050191A

Abstract

본 발명은 광섬유가 실장된 코드 옆에 광섬유가 없는 코드를 접합함으로써 별도의 복원력 강화 부재를 적용하지 않고 복원력을 향상시킨 광 코드에 관한 것이다.

본 발명은 광섬유를 타이트 버퍼에 삽입하여 인장보강재를 실장하고 피복재를 씌운 제 1 코드와, 상기 제 1 코드와 동일한 구조를 갖되 광섬유를 실장하지 않은 제 2 코드를 나란히 접합하여 구성하고, 상기 제 1 및 제 2 코드의 길이방향 중간 부분에 일정 길이와 내경을 갖는 컬(curl)을 적용하여 복원력을 강화시킨 광 코드가 개시된다.

광 코드, curl, 듀플렉스

Description

광 코드{Optical Cord}

본 발명은 광 코드에 관한 것으로, 특히 광섬유가 실장된 코드 옆에 광섬유가 없는 코드를 접합함으로써 별도의 복원력 강화 부재를 적용하지 않고 복원력을 향상시킨 광 코드에 관한 것이다.

본 발명과 관련되는 선행기술로 미국특허 US 4,852,964(출원일: 1987. 03. 04, Storm Products) "FIBER OPTIC COIL CORD"에 의하면, 구부림에 강한 광섬유를 이용하여 컬 코드의 적용에 대하여 언급하고 있으나, 컬 코드의 컬 내경에 따른 신장시 발생하는 광학적 손실에 대한 특성이 자세하게 기술되어 있지 않으며 복원력을 강화하기 위한 방법이나 구조에 대해 언급되어 있지 않다.

본 발명의 목적은 광섬유가 실장된 코드 옆에 광섬유가 없는 코드를 접합함으로써 별도의 복원력 강화 부재를 적용하지 않고 복원력을 향상시킨 광 코드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 컬 코드의 신장 시 발생하는 광섬유의 광학적 손실특성의 변화를 한정하여 실용화된 광 코드를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 광섬유를 타이트 버퍼에 삽입하여 인장보강재를 실장하고 피복재를 씌운 제 1 코드와, 상기 제 1 코드와 동일한 구조를 갖되 광섬유를 실장하지 않은 제 2 코드를 나란히 접합하여 구성하고, 상기 제 1 및 제 2 코드의 길이방향 중간 부분에 일정 길이와 내경을 갖는 컬(curl)을 적용하여 복원력을 강화시킨 광 코드에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 광섬유는 6 ~ 126개의 공기 홀을 가지며, 사염화게르마늄(GeCl₄)으로 도핑된 코어와 클래드의 굴절률 차이가 0.3 ~ 0.5%이며, 1550㎚ 파장에서 손실이 0.33dB/km 이하, 모드 필드경(Mode Field Diameter)이 1550㎚ 파장에서 6.5 ~ 12.5㎛, 1550㎚ 파장에서의 분산값이 12 ~ 30ps/㎚.km, 구부림 손실특성이 구부림 직경 10㎜에서 0.001 ~ 0.08 dB/turn의 특성을 구비한다.

상기 광 코드의 피복재로는 폴리염화비닐 또는 우레탄이 적용될 수 있다.

또한, 상기 광섬유는 다공 광섬유, 플라스틱 광섬유, 굴절률 차이를 강화시켰거나 굴절률 프로파일 상에 코어 측면에 트랜치(trench) 구조로 된 구부림 강화 광섬유를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 광 코드의 직경은 2 ~ 3㎜, 컬이 적용된 부분의 내경은 6 ~ 15㎜, 컬이 적용된 부분의 길이가 50 ~ 400㎜이며, 상기 제 2 코드는 커넥터 부분에서 절단 처리되고 상기 제 1 코드의 양단에는 광 커넥터를 부착시킨다.

바람직하게, 상기 컬 내경은 6 ~ 8㎜이고, 상기 컬 적용부분의 길이가 8배 신장 시에 발생하는 손실 변화 값이 1550㎚ 파장에서 0.15dB 이하이다.

또한, 바람직하게, 상기 컬 내경은 8 ~ 15㎜이고, 상기 컬 적용부분의 길이가 10배 신장 시에 발생하는 손실 변화 값이 1550㎚ 파장에서 0.15dB 이하이다.

또한, 상기 컬 내경은 12 ~ 15㎜이고, 상기 컬 적용부분의 길이가 15배 신장 시에 발생하는 손실 변화 값이 1550㎚ 파장에서 0.15dB 이하이다.

상기의 구조에 의하면, 별도의 복원력 강화 부재를 적용하지 않고도 복원력을 향상시킬 수 있다.

또한, 컬 내경을 적절히 조정함으로써 신장시 광학적 손실을 최소화할 수 있다.

또한, 신장 시 발생되는 손실변화가 기존의 벤딩강화 광섬유에 비해 탁월하며 컬 부분의 신장 시 발생되는 비틀림에도 우수하여 광소자의 소형화 및 컴팩트화의 구현이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 공기 홀을 가지는 광섬유의 구부림 특성이 우수한 점을 이용하여 코드에 컬(curl)을 적용하여 광소자간, 터미널 간, 전송시스템 단자 간 등 여러 분야에서 공간의 이용효율성 증대와 코드의 여장처리 효과, 위내시경 등의 의료장비 측정용, 좁은 공간에서의 전송품질의 향상 및 이동이 잦은 구간 등에 활용 할 수 있다.

이하 본 발명의 실시 예를 도면을 근거로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 공기 홀을 갖는 광섬유를 이용한 광 코드(10)의 개략도로서, 하나의 코드에는 광섬유가 있고 나머지 하나의 코드에는 광섬유만 없는 동일구조의 코드가 나란히 접합된 구성을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 코드(10)의 직경은 2 ~ 3㎜, 컬이 적용된 부분(12)의 컬 내경(inner diameter)은 6 ~ 15㎜, 컬이 적용된 부분(12)의 길이는 50 ~ 500㎜, 컬이 적용되지 않은 부분(커넥터(14)의 길이 포함)은 50 ~ 400㎜이다.

광 코드(10)에 사용되는 광섬유는 코어와 클래드의 굴절률 차이가 0.3 ~ 0.5%이며, 코어 주위에 1 ~ 6층까지 방사형태로 6 ~ 126개의 공기 홀을 가진 구조로서 1층에 6개의 공기 홀을 이루며, 2층에는 최대 12개, 3층은 최대 18개, 4층은 최대 24개, 5층은 최대 30개, 6층은 최대 36개를 이루고 있다.

또한, 광 코드(10)의 피복재는 폴리염화비닐(PVC) 또는 우레탄(Urethane)을 사용한다. 커넥터 접합시 광섬유가 없는 코드에 대해서는 커넥터 앞에서 절단하고 광섬유가 있는 코드는 커넥터와 접합한다. 이리하여 별도의 신축 강화 부재 없이도 복원력을 강화시킨 점이 특징이라 할 수 있다.

광 코드(10)를 제조하는 방법을 설명하면, 공기 홀을 갖는 광섬유를 0.9mm 외경의 타이트 버퍼(tight buffer)에 삽입하고 인장력 보강재로 아라미드 얀을 넣고 2 ~ 3㎜의 외경으로 폴리염화비닐(PVC) 혹은 우레탄 피복을 하여 제 1 코드를 제조한다. 또한 광섬유를 실장하지 않고 타이트 버퍼에 아라미드 얀을 넣고 피복한 동일 재질의 피복재로 피복하여 제 2 코드를 제조하여 제 1 코드와 나란히 접합한다. 두 개의 코드가 접합된 코드를 1 ~ 10m 간격으로 절단하여 절단된 코드의 길이방향 중간 부분을 금속봉대에 감아 양단을 고정핀으로 고정시켜 80 ~ 150℃의 분위기에서 약 1시간 동안 두면 일정한 곡률을 가진 컬 코드가 된다. 이때 사용되는 광섬유는 구부림 특성이 우수해야 하므로 공기 홀을 가진 광섬유와 모드 필드경(MFD)을 작게 하거나 굴절률 프로파일이 트랜치(trench) 구조로 이루어진 벤딩 강화 광섬유, 플라스틱 광섬유 및 기타 석영계 광섬유의 적용이 가능하다. 이후 광섬유가 실장되지 않은 제 2 코드는 커넥터 부착시 절단처리하고 광섬유가 실장된 제 1 코드의 양단에 여러 가지 종류의 광 커넥터를 부착하여 컬 코드를 제조하게 된다. 단심의 컬 코드인 경우에는 컬 내경 10㎜ 이상인 경우 복원력이 저하될 뿐만 아니라 외형의 변형을 초래하기 쉽지만, 이중 구조의 단심 광 코드는 단심의 코드에 비해 복원력이 강하며 컬 내경이 12㎜ 이상에도 외형유지 및 복원력이 95% 이상으로 우수하다.

도 2는 광섬유(22)가 실장된 코드(20)와 광섬유가 실장되지 않은 동일 구조의 코드(30)가 나란히 접합된 광 코드의 단면도를 나타낸다. 코드(20)가 광섬유(22)를 실장하고 있는 것 이외에, 코드(20)와 코드(30)는 0.9mm의 타이트 버퍼(24, 34), 인장력 보강재인 아라미드 얀(26, 36) 그리고 폴리염화비닐 또는 우레탄의 피복재(28, 38)의 동일 구조를 구비한다. 여기서, 코드(20)에 접합된 코드(30)는 복원력 강화를 위하여 접합되어 있다.

도 3은 광 코드에 사용된 VAD 공법으로 제조된 6개의 공기 홀(222)을 갖는 광섬유(22)의 단면도로서, 공기 홀(222)은 GeCl₄가 도핑된 코어(221) 주위의 클래드(223) 영역에 방사 형태로 위치하고 있으며 직경은 약 12 ~ 17㎛이다.

광섬유(22)는, 상기한 바와 같이, 사염화게르마늄(GeCl₄)으로 도핑된 코어와 클래드의 굴절률 차이가 0.3 ~ 0.5%이며, 1550㎚ 파장에서 손실이 0.33dB/km 이하, 모드 필드경(Mode Field Diameter)이 1550㎚ 파장에서 6.5 ~ 12.5㎛, 1550㎚ 파장에서의 분산값은 12 ~ 30ps/㎚.km, 구부림 손실특성이 구부림 직경 10㎜에서 0.001 ~ 0.08 dB/turn의 특성을 갖는다.

도 4는 폴리염화비닐을 피복재로 하여 컬 내경을 15㎜로 제조한 컬 코드에 벤딩 강화 광섬유(BIF: Bending Insensitive Fiber)와 6개의 공기 홀을 갖는 광섬유를 듀플렉스(duplex) 코드를 제조하여 신장 시험한 결과이다. 신장하지 않은 상 태에서 컬 적용부분의 길이는 300㎜로서 컬 적용부분만 신장하여 최대 2300㎜ 까지 신장한 결과, 벤딩 강화 광섬유는 컬 적용부분이 3배 신장하면 손실변화가 1550㎚ 파장에서 1.3dB가 발생한 반면에, 공기 홀을 가지는 광섬유는 컬 적용부분이 5배까지 신장하더라도 손실변화가 0dB이며 8배 신장되면 0.11dB의 손실변화를 나타냈다.

도 5는 우레탄을 피복재로 컬 내경을 6, 8, 10, 15㎜로 각각 제조한 컬 코드의 신장시험 결과로서 복원력이 우수한 피복재를 적용하여 컬 적용부분의 길이를 100㎜로 하여 최대 10배까지 신장하였다.

컬 내경 6㎜와 기존 전화선 코드로 사용되는 규격과 동일한 컬 내경 8㎜, 그리고 컬 내경 10㎜와 15㎜로 제조된 공기 홀을 가지는 컬 코드를 신장한 결과, 컬 내경 6㎜인 컬 코드는 컬 적용부분의 7배 신장시 1550㎚ 파장에서 0.01dB, 컬 내경 8㎜인 컬 코드는 컬 적용부분의 9배 신장시 1550㎚ 파장에서 0.01dB이며, 컬 내경이 10㎜ 인 컬 코드는 약 14 배 신장시 0.01dB, 그리고 컬 내경 15㎜로 제조된 컬 코드를 컬 적용부분의 약 20배까지 신장하더라도 손실 변화가 1550㎚ 파장에서 0.01dB로 측정되었다.

본 발명에 의하면, 6 ~ 126개의 공기 홀을 갖는 다공 광섬유(holey fiber)의 우수한 구부림 특성을 활용함으로써, 코드의 중간 부분에 컬을 적용하여 컬 코드의 길이의 신축시 발생하는 광학적 손실이 낮아 전송시스템, 광소자, 광 디바이스, 터미널, 또는 의료장비 등의 연결 코드로 적합하다.

도 6은 본 발명의 광섬유를 이용한 코드 여장 조절장치이다.

도 6에 의하면, 고정부 광 커넥터가 부착된 부분(41, 48)은 길이 1m 이내의 길이로 된 코드(42)이며, 코드의 적층 커버(43), 코드를 감고 있는 외부원판(44), 외부원판과 분리시키는 내부원판(45)으로서 코드(47)가 당겨지고 풀릴 때 코드(42)가 영향을 받지 않도록 한다. 도면부호 46은 고정코드가 원판의 측면에서 돌출되어 외부원판에 고정되어 있는 부분이다.

코드의 적층 커버(43)에 공기 홀을 가지는 광섬유를 코드화하여 특정한 곡률 직경을 유지하면서 고객의 요구에 따라 코드 길이를 다르게 사용할 수 있도록 양단에는 광 커넥터를 부착, 외관 및 여장관리 측면을 향상시킨 구조이다. 적층 폭을 20cm로 하여 최소 구부림 직경을 10㎜, 광 코드의 직경을 2㎜로 하여 적층하게 되면 구부림 직경 약 26㎜에서 5m 이상 감을 수 있다. 또, 적층 폭을 30cm로 하여 최소 구부림 직경을 10㎜, 광 코드의 직경을 2㎜로 하여 적층하게 되면 구부림 직경 약 25㎜ 이하에서 5m 이상 감을 수 있다. 적층 폭을 50cm로 하여 최소 구부림 직경을 10㎜, 광 코드의 직경을 2㎜로 하여 적층하게 되면 구부림 직경 약 30㎜에서 17m 이상 감을 수 있다. 따라서 여장 조절장치의 감는 폭을 Ф 20 ~ Ф 50㎜로 하면 광 코드를 최대 17m까지 적층 할 수 있다.

코드의 일단은 약 1m로 하여 반대쪽에서 풀거나 감을 때 같이 회전함에 따라 인장 완료시 양단을 커넥터 연결하는 방식으로 되어 있다. 여장 조절장치 내부에 이중의 롤러가 구성되어 손으로 당겨 풀다가 놓으면 자동으로 고정이 되어 더 이상 풀려 나오지 않는 구조를 원칙으로 하고 비상시 수동으로 고정할 수 있는 장치를 별도로 부착하고 있으며, 감을 때는 앞으로 조금 당기면 감겨 들어가는 구조로 되어 있다.

<실시예 1>

6개의 공기 홀을 가지는 광섬유와 기존의 벤딩 강화 광섬유 1가닥씩을 0.9mm의 타이트 버퍼에 넣고 인장력 보강재인 아라미드 얀을 삽입한 후 피복재를 폴리비닐을 이용하여 코드를 직경 2.4㎜로 하여 컬 적용부분의 길이를 300㎜, 컬 내경 15㎜, 양단에 FC - PC 커넥터를 부착하여 제조하였다.

이동성이 우수하고 코드의 여장처리에 대한 외관이 수려한 장점을 가진 광 코드를 제조하여 신장시험을 실시한 결과, 기존의 벤딩 강화 광섬유는 고유한 컬 적용길이의 3배만 신장하더라도 손실변화가 1550㎚ 파장에서 1.3dB로 크게 증가한 반면, 6개의 공기 홀을 가지는 광섬유를 신장하면 고유한 컬 적용부분의 5배까지 신장하더라도 손실변화가 없으며 8배까지 증가하게 되면 1550㎚ 파장에서 0.11dB의 손실변화가 발생하였다. 컬 직경과 컬 적용부분의 신장 시에 발생하는 비틀림에 의하여 광섬유에 미치는 변화를 손실 값의 차이로 측정할 수 있었다.

<실시예 2>

6개의 공기 홀을 가지는 광섬유를 0.9mm의 타이트 버퍼에 넣고 인장력 보강재인 아라미드 얀을 삽입한 후 피복재를 우레탄을 이용하여 코드를 직경 2.0㎜로 하여 컬 적용부분의 길이를 100㎜, 컬 내경을 각각 6, 8, 10 및 15㎜, 양단에 FC - PC 커넥터를 부착하여 제조하였다.

컬 내경에 따른 코드 신장시 발생하는 파워 값의 변화를 측정한 결과, 기존 전화선의 컬 내경보다 작아 복원력이 탁월한 컬 내경 6㎜인 컬 코드는 컬 적용부분의 7배 신장시 1550㎚ 파장에서 0.01dB, 컬 내경 8㎜인 컬 코드는 컬 적용부분의 10배 신장시 0.01dB이며, 컬 내경이 10㎜인 컬 코드는 약 14배 신장시 0.01dB, 컬 내경 15㎜의 컬 코드는 약 20배까지 신장하더라도 손실 변화가 1550㎚ 파장에서 0.01dB로 측정되었다. 이를 통해 복원력과 외관이 수려한 우레탄을 피복재로 하는 코드 직경을 2.0㎜로 하는 광 코드의 실용성이 뛰어남을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 공기 홀을 갖는 광섬유를 이용한 광 코드(10)의 개략도.

도 2는 광섬유(22)가 실장된 코드(20)와 광섬유가 실장되지 않은 동일 구조의 코드(30)가 상호 접합된 광 코드의 단면도.

도 3은 광 코드에 사용된 VAD 공법으로 제조된 6개의 공기 홀(222)을 갖는 광섬유(22)의 단면도.

도 4는 폴리염화비닐을 피복재로 하여 컬 내경을 15㎜로 제조한 컬 코드에 벤딩 강화 광섬유(BIF: Bending Insensitive Fiber)와 6개의 공기 홀을 갖는 광섬유를 듀플렉스(duplex) 코드를 제조하여 신장 시험한 결과를 나타내는 그래프.

도 5는 우레탄을 피복재로 컬 내경을 6, 8, 10, 15㎜로 각각 제조한 컬 코드의 신장시험 결과를 나타내는 그래프.

도 6은 본 발명의 광섬유를 이용한 코드선 여장 조절장치.

Claims

광섬유를 타이트 버퍼에 삽입하여 인장보강재를 실장하고 피복재를 씌운 제 1 코드와, 상기 제 1 코드와 동일한 구조를 갖되 광섬유를 실장하지 않은 제 2 코드를 나란히 접합하여 구성하고,

상기 제 1 및 제 2 코드의 길이방향 중간 부분에 일정 길이와 내경을 갖는 컬(curl)을 적용하여 복원력을 강화시킨 것을 특징으로 하는 광 코드.
제1항에 있어서, 상기 광섬유는 6 ~ 126개의 공기 홀을 가지며, 사염화게르마늄(GeCl₄)으로 도핑된 코어와 클래드의 굴절률 차이가 0.3 ~ 0.5%이며, 1550㎚ 파장에서 손실이 0.33dB/km 이하, 모드 필드경(Mode Field Diameter)이 1550㎚ 파장에서 6.5 ~ 12.5㎛, 1550㎚ 파장에서의 분산값이 12 ~ 30ps/㎚.km, 구부림 손실특성이 구부림 직경 10㎜에서 0.001 ~ 0.08 dB/turn의 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 광 코드.
제1항에 있어서, 상기 광 코드의 피복재를 폴리염화비닐 또는 우레탄으로 된 것을 특징으로 하는 광 코드.
제1항에 있어서, 상기 광섬유는 다공 광섬유, 플라스틱 광섬유, 굴절률 차이를 강화시켰거나 굴절률 프로파일 상에 코어 측면에 트랜치(trench) 구조로 된 구부림 강화 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 코드.
제1항에 있어서, 상기 광 코드의 직경은 2 ~ 3㎜, 컬이 적용된 부분의 내경은 6 ~ 15㎜, 컬이 적용된 부분의 길이가 50 ~ 400㎜이며, 상기 제 2 코드는 커넥터 부분에서 절단 처리되고 상기 제 1 코드의 양단에는 광 커넥터를 부착시킨 광 코드.
제5항에 있어서, 상기 컬 내경은 6 ~ 8㎜이고, 상기 컬 적용부분의 길이가 8배 신장 시에 발생하는 손실 변화 값이 1550㎚ 파장에서 0.15dB 이하인 것을 특징으로 하는 광 코드.
제5항에 있어서, 상기 컬 내경은 8 ~ 15㎜이고, 상기 컬 적용부분의 길이가 10배 신장 시에 발생하는 손실 변화 값이 1550㎚ 파장에서 0.15dB 이하인 것을 특 징으로 하는 광 코드.
제5항에 있어서, 상기 컬 내경은 12 ~ 15㎜이고, 상기 컬 적용부분의 길이가 15배 신장 시에 발생하는 손실 변화 값이 1550㎚ 파장에서 0.15dB 이하인 것을 특징으로 하는 광 코드.
제5항 내지 제8항 중에서 제조된 어느 하나의 광 코드 양단에 커넥터를 부착하여 최소 구부림 직경을 10∼15 mm, 감기는 폭을 10∼50 mm로 하여 최대 17 m 까지 적층 가능한 감기와 풀기가 양단에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 코드선 여장조절장치.