KR101419910B1 - Heat shrink apparatus for protecting optical fiber - Google Patents

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KR101419910B1
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정윤찬
권영철
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서울대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an apparatus with a double-cladding structure used to protect optical fibers from being shrunk by heat. The apparatus includes a first tube which can be shrunk by heat; and a cylindrical second tube which is arranged to be inside the first tube and can be shrunk by heat to surround the optical fibers. The refractive index of the second tube is lower than the refractive index of the cladding of the optical fibers.

Description

광섬유용 열수축 보호 장치{HEAT SHRINK APPARATUS FOR PROTECTING OPTICAL FIBER}HEAT SHRINK APPARATUS FOR PROTECTING OPTICAL FIBER

본 발명은 광섬유용 열수축 보호 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal shrinking protection apparatus for optical fibers.

이중 클래딩 구조 광섬유는 클래딩이 내부 클래딩과 외부 클래딩으로 구성되어, 코어와 내부 클래딩에서 광신호의 전파가 이루어진다. 전반사는 높은 굴절율을 가진 물질에서 낮은 굴절율을 가진 물질 방향으로 전파가 입사될 때 일정 수치 이상의 입사각을 가지면 경계면에서 발생한다. 따라서, 이중 클래딩 구조 광섬유의 굴절율 분포는 도 1과 같이, 광섬유의 코어가 내부 클래딩보다 높은 굴절율을 가지고, 내부 클래딩은 외부 클래딩보다 높은 굴절율을 가져야 한다.In the double-cladding optical fiber, the cladding is composed of an inner cladding and an outer cladding, and propagation of the optical signal is performed in the core and the inner cladding. Total reflection occurs at the interface if the incident angle is above a certain value when the wave is incident from the material having a high refractive index to the material having a low refractive index. Therefore, as shown in FIG. 1, the refractive index distribution of the double cladding structure optical fiber has a refractive index higher than that of the inner cladding, and the inner cladding has a refractive index higher than that of the outer cladding.

광섬유로 이루어진 시스템은 각 부분들을 연결하기 위한 광섬유 접합(fiber splicing)이 수반된다. 광섬유 접합은 분리된 두 광섬유를 하나로 연결하는 절차로서, 두 광섬유의 경계를 녹인 뒤 경계에 수직 방향으로 물리적인 힘을 가하며 경화시키는 방식이다. 지금까지의 광섬유 접합 시 중요한 점은 광섬유를 보호하는 피복을 제거해야 한다. 따라서 접합 이후 피복이 벗겨진 해당 부분을 보호하기 위해 열수축 슬리브가 사용된다. A system of optical fibers is accompanied by fiber splicing to connect the respective parts. Fiber-optic bonding is a procedure for connecting two separated optical fibers together, in which the boundary between two optical fibers is melted and physical force is applied perpendicularly to the boundary and cured. The important point in the past fiber-optic bonding is that the coating protecting the optical fiber must be removed. Therefore, a heat-shrinkable sleeve is used to protect the portion of the sheath that has been peeled off since joining.

열수축 슬리브(heat shrink sleeve)는 일반적으로 광섬유간 접합부를 유지하고 보호한다. 열수축 슬리브는 외부 튜브, 내부 튜브, 보강재로 구성된다. 외부 튜브가 열에 의해 수축하고, 동시에 내부 튜브는 용융되어 광섬유 접합부를 보호한다. Heat shrink sleeves generally maintain and protect the junction between the optical fibers. The heat-shrinkable sleeves consist of an outer tube, an inner tube, and a stiffener. The outer tube is shrunk by heat and at the same time the inner tube is melted to protect the fiber optic splice.

그러나, 열수축 슬리브는 단일 클래딩 광섬유를 사용하는 광통신 시스템에서 활발히 사용되고 있으나, 이중 클래딩 구조 광섬유를 사용하는 고출력 광섬유 레이저 시스템에서는 문제가 있다. 왜냐하면, 기존 열수축 슬리브의 내부 튜브는 주로 EVA(Ethylene-vinyl acetate)로 만들어져, 이것이 용융되어 광섬유 접합부를 감싸게 된다. 도 2를 참고하면, EVA는 일반적인 유리(glass) 소재의 광섬유보다 높은 굴절율을 갖기 때문에 광섬유 접합부의 클래딩은 바깥쪽으로 보다 굴절율이 낮다.However, although the heat-shrinkable sleeve is actively used in an optical communication system using a single cladding optical fiber, there is a problem in a high output fiber laser system using a double cladding structure optical fiber. This is because the inner tube of the conventional heat shrinkable sleeve is mainly made of EVA (Ethylene-vinyl acetate), which is melted and wrapped around the optical fiber joint. Referring to FIG. 2, since the EVA has a refractive index higher than that of an ordinary glass fiber, the cladding of the optical fiber splice has a lower refractive index to the outside.

접합부의 이러한 굴절율은 단일 클래딩 구조 광섬유에서는 문제가 없다. 그러나, 클래딩을 통해 광신호를 전파하는 이중 클래딩 구조 광섬유는 문제가 있다. 이중 클래딩 구조 광섬유의 외부 클래딩은 클래딩 경계간 전반사의 발생을 위해 내부 클래딩보다 낮은 굴절율을 갖는데, 피복이 벗겨진 광섬유 접합부에서는 용융된 내부 튜브가 외부 클래딩을 대체하게 된다. 따라서, 지금까지의 열수축 슬리브에서 사용되는 EVA 재질의 내부 튜브는 광섬유 접합부에서 클래딩 경계간 전반사가 불가능하다. 따라서, 지금까지의 열수축 슬리브는 클래딩을 통해 전파하는 광신호의 손실을 야기한다.Such a refractive index of the junction is not problematic in a single cladding structure optical fiber. However, a double cladding structure optical fiber that propagates an optical signal through a cladding is problematic. The outer cladding of the double cladding optical fiber has a refractive index lower than that of the inner cladding in order to cause total reflection between the cladding boundaries. In the optical fiber splicing where the cladding is peeled off, the melted inner tube replaces the outer cladding. Therefore, the EVA inner tube used in the conventional heat-shrinkable sleeves can not be totally reflected between the cladding boundaries at the optical fiber joint. Thus, the heat-shrinkable sleeves so far cause loss of the optical signal propagating through the cladding.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광섬유의 클래딩보다 굴절율이 낮은 튜브를 이용해 광섬유 접합부, 또는 고출력 레이저 시스템의 광섬유를 감싸는 광섬유용 열수축 보호 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a thermal shrinkage protection device for an optical fiber that surrounds an optical fiber splice or an optical fiber of a high output laser system using a tube having a refractive index lower than that of cladding of the optical fiber.

본 발명의 한 실시예에 따른 이중 클래딩 구조의 광섬유를 보호하는 열수축 보호 장치로서, 열에 의해 수축하는 제1 튜브, 그리고 상기 제1 튜브의 내부에 위치하는 원통형 튜브로서, 열에 의해 수축하여 상기 광섬유를 감싸는 제2 튜브를 포함하고, 상기 제2 튜브의 굴절율은 상기 광섬유의 클래딩의 굴절율보다 낮은 값을 가진다.A heat shrinking protection apparatus for protecting an optical fiber of a double cladding structure according to an embodiment of the present invention is a heat shrinking protection apparatus for protecting an optical fiber of a double cladding structure including a first tube contracted by heat and a cylindrical tube located inside the first tube, And a refractive index of the second tube is lower than a refractive index of the cladding of the optical fiber.

상기 제2 튜브는 굴절율이 상기 광섬유의 클래딩보다 낮은 폴리머(polymer) 재질일 수 있다.The second tube may be made of a polymer material whose refractive index is lower than that of the cladding of the optical fiber.

상기 제2 튜브는 제1 광섬유와 제2 광섬유의 접합부를 감쌀 수 있다.The second tube may surround the junction of the first optical fiber and the second optical fiber.

상기 제2 튜브는 클래딩이 노출된 광섬유를 감쌀 수 있다.The second tube may wrap the optical fiber on which the cladding is exposed.

상기 열수축 보호 장치는 상기 제1 튜브의 내부에 위치하여, 상기 열수축 보호 장치를 지지하는 보강 막대를 더 포함할 수 있다.The heat shrinking and protecting apparatus may further include a reinforcing rod positioned inside the first tube and supporting the heat shrinking protecting apparatus.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 클래딩 구조의 광섬유를 보호하는 열수축 보호 장치로서, 열에 의해 수축하는 제1 튜브, 그리고 상기 제1 튜브의 내부에 위치하고, 판이 말려있는 형태의 튜브로서, 열에 의해 수축하여 상기 광섬유를 감싸는 제2 튜브를 포함하고, 상기 제2 튜브의 굴절율은 상기 광섬유의 클래딩의 굴절율보다 낮은 값을 가진다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a thermal shrinkage protection apparatus for protecting an optical fiber of a double cladding structure, the apparatus comprising: a first tube shrunk by heat; a tube located inside the first tube, And a second tube surrounding the optical fiber, wherein the refractive index of the second tube is lower than the refractive index of the cladding of the optical fiber.

상기 제2 튜브는 굴절율이 상기 광섬유의 클래딩보다 낮은 폴리머(polymer) 재질일 수 있다.The second tube may be made of a polymer material whose refractive index is lower than that of the cladding of the optical fiber.

상기 제2 튜브는 말려있는 형태의 판이 수축하면서 상기 광섬유를 조일 수 있다.The second tube can tighten the optical fiber while contracting the curled plate.

상기 제2 튜브는 열에 의한 수축성이 다른 제1층과 제2층이 결합된 판이 말려있는 형태일 수 있다.The second tube may have a shape in which a plate coupled with the first layer and the second layer having different shrinkability due to heat is curled.

상기 제1층은 상기 제2층보다 수축성이 높고, 상기 제1층은 열에 의해 수축하여 상기 광섬유를 감쌀 수 있다.The first layer is higher in shrinkage than the second layer, and the first layer is contracted by heat to cover the optical fiber.

상기 제2 튜브는 제1 광섬유와 제2 광섬유의 접합부를 감쌀 수 있다.The second tube may surround the junction of the first optical fiber and the second optical fiber.

상기 제2 튜브는 클래딩이 노출된 광섬유를 감쌀 수 있다.The second tube may wrap the optical fiber on which the cladding is exposed.

본 발명의 실시예에 따르면 광섬유용 열수축 보호 장치는 이중 클래딩 구조 광섬유의 피복이 벗겨진 부분을 감싸서 광섬유를 보호할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 광섬유용 열수축 보호 장치는 광섬유의 클래딩보다 굴절율이 낮은 튜브를 이용해 광신호가 손실되지 않도록 전반사하여 접합부에서 웨이브 가이드(wave-guiding) 기능을 수행할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면 광섬유용 열수축 보호 장치는 고출력 광섬유 레이저 시스템에서 발열이 심한 일부 구간을 보호할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the thermal shrinking protection device for optical fiber can protect the optical fiber by covering the stripped portion of the double cladding structure optical fiber. According to the embodiment of the present invention, the heat shrinking protection device for optical fiber can perform a wave-guiding function at the junction by using the tube having a lower refractive index than the cladding of the optical fiber so that the optical signal is not lost. In addition, according to the embodiment of the present invention, the heat shrinking protection device for optical fiber can protect a part of the high output optical fiber laser system in which heat generation is severe.

도 1은 이중 클래딩 구조 광섬유의 굴절율을 나타내는 그래프이다.
도 2는 종래의 열수축 슬리브와 광섬유의 굴절율을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유용 열수축 보호 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유용 열수축 보호 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 이중층 구조의 내부 튜브를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 열수축 보호 장치와 광섬유의 굴절율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 피복이 벗겨진 광섬유를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 열수축 보호 장치에 의한 광섬유의 전반사를 나타내는 도면이다.
도 9와 도 10 각각은 본 발명의 한 실시예에 따른 열수축 보호 장치가 이용되는 시스템의 예이다.1 is a graph showing a refractive index of a double cladding structure optical fiber.
2 is a graph showing a refractive index of a conventional heat shrinkable sleeve and an optical fiber.
3 is a configuration diagram of a thermal shrink protection apparatus for an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of a thermal shrink protection apparatus for an optical fiber according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a view of a double-layered inner tube in accordance with one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the refractive indexes of a heat shrinkable protective device and an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing an uncoated optical fiber according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a view showing total reflection of an optical fiber by a heat shrinkage protection apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are each an example of a system in which a heat shrink protection apparatus according to an embodiment of the present invention is used.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

이제 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 광섬유용 열수축 보호 장치 에 대해 설명한다.Hereinafter, a thermal shrinking protection apparatus for an optical fiber according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유용 열수축 보호 장치의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a thermal shrink protection apparatus for an optical fiber according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 광섬유용 열수축 보호 장치(앞으로 "열수축 보호 장치"라고 한다)(100)는 외부 튜브(110), 내부 튜브(130), 보강 막대(150)를 포함한다. 보강 막대(150)는 수축된 전체 튜브를 지지한다. Referring to FIG. 3, a heat shrinkable protective device for an optical fiber (hereinafter referred to as a "heat shrinkable protective device") 100 includes an outer tube 110, an inner tube 130 and a reinforcing rod 150. The reinforcing rod (150) supports the entire retracted tube.

외부 튜브(110)는 열에 의해 수축한다.The outer tube 110 is contracted by heat.

내부 튜브(130)는 원통형의 튜브로서, 내부에 피복이 벗겨진 광섬유(200)가 들어있다. 내부 튜브(130)는 외부 튜브(110)가 열에 의해 수축함과 동시에 용융되어 피복이 벗겨진 광섬유(200)를 감싼다. 용융된 내부 튜브(130)는 경화되어 광섬유(200)를 보호한다. 여기서, 광섬유(200)는 코어와 클래딩을 통해 광신호를 전파하는 이중 클래딩 구조의 광섬유이다.The inner tube 130 is a cylindrical tube, and contains an optical fiber 200 whose inner surface is peeled off. The inner tube 130 surrounds the optical fiber 200 which is peeled off when the outer tube 110 is contracted by heat and melted. The melted inner tube 130 is cured to protect the optical fiber 200. Here, the optical fiber 200 is an optical fiber of a double cladding structure that propagates an optical signal through a core and a cladding.

내부 튜브(130)는 광섬유(200)보다 낮은 굴절율의 재질이다. 내부 튜브(130)는 열에 의해 용융되어 광섬유(200)의 외부 클래딩을 대체하게 된다. 따라서, 광섬유(200)의 내부 클래딩과 내부 튜브(130)의 경계면에서 전반사가 이루어지도록 내부 튜브(130)는 광섬유(200)의 내부 클래딩보다 낮은 굴절율을 가지도록 한다. The inner tube 130 is made of a material having a refractive index lower than that of the optical fiber 200. The inner tube 130 is melted by heat to replace the outer cladding of the optical fiber 200. Accordingly, the inner tube 130 has a refractive index lower than that of the inner cladding of the optical fiber 200 so that total reflection is performed at the interface between the inner cladding of the optical fiber 200 and the inner tube 130.

내부 튜브(130)는 저굴절율 폴리머(polymer) 재질일 수 있다. 폴리머(polymer)는 유리 소재 광섬유 클래딩보다 낮은 굴절율을 갖고, 기존 열수축 슬리브의 내부 튜브인 EVA와 비슷한 100 ℃ 부근에서 녹는 점을 갖는다.The inner tube 130 may be a low refractive index polymer material. The polymer has a lower refractive index than glass-based optical fiber cladding and has melting points near 100 ° C similar to EVA, the inner tube of conventional heat-shrinkable sleeves.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유용 열수축 보호 장치의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 이중층 구조의 내부 튜브를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a structural view of a thermal shrink protection apparatus for an optical fiber according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing a double-layered inner tube according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 열수축 보호 장치(300)는 외부 튜브(310)와 내부 튜브(330)를 포함한다. 열수축 보호 장치(300)는 보강 막대(350)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the heat shrinkage protection apparatus 300 includes an outer tube 310 and an inner tube 330. The heat shrinkage protection device 300 may further include a reinforcing rod 350.

외부 튜브(310)는 열에 의해 수축한다.The outer tube 310 is contracted by heat.

내부 튜브(330)는 판이 말려있는 형태의 튜브로서, 내부에 피복이 벗겨진 광섬유(200)가 들어있다. 내부 튜브(330)는 외부 튜브(310)가 열에 의해 수축함과 동시에 말리면서 피복이 벗겨진 광섬유(200)를 감싼다. 내부 튜브(330)는 말리면서 광섬유(200)를 조인다. The inner tube 330 is a tube in which the plate is curled. The inner tube 330 contains an optical fiber 200 whose inner surface is peeled off. The inner tube 330 surrounds the optical fiber 200 which is peeled off while the outer tube 310 is contracted by heat and simultaneously dried. The inner tube 330 tightens the optical fiber 200 while being dried.

내부 튜브(330)는 내열성 재질로서, 녹는점이 높은 폴리머로 제작된다. 따라서, 내부 튜브(330)는 열에 의해 용융되면서 광섬유를 감싸는 것이 아니라, 기계적으로 수축하면서 광섬유를 감싼다. 내부 튜브(330)는 수백 μm의 광섬유(200) 직경을 기계적으로 수축하면서 감싸기 위해 복수의 층, 예를 들면 이중층으로 구성된다.The inner tube 330 is made of a heat resistant material and a polymer having a high melting point. Accordingly, the inner tube 330 does not wrap the optical fiber by being melted by heat, but mechanically contracts the optical fiber while wrapping it. The inner tube 330 is composed of a plurality of layers, for example, a double layer, to mechanically contract and shrink the diameter of the optical fiber 200 of several hundreds of micrometers.

내부 튜브(330)는 광섬유(200)보다 낮은 굴절율의 재질이다. 따라서, 도 5와 같이, 내부 튜브(330)의 굴절율이 내부 클래딩의 굴절율보다 낮기 때문에, 열수축 보호 장치(300)의 내부 튜브(330)와 광섬유(200) 사이에서 전반사가 일어난다.The inner tube 330 is made of a material having a refractive index lower than that of the optical fiber 200. 5, total reflection occurs between the inner tube 330 of the heat shrinkable protective device 300 and the optical fiber 200 because the refractive index of the inner tube 330 is lower than the refractive index of the inner cladding.

도 5를 참고하면, 내부 튜브(330)는 평면층이 말려있는 형태이다. 이때, 평면층은 열에 의한 수축성이 다른 복수의 층, 예를 들면 이중층(331, 333)으로 구성된다. Referring to FIG. 5, the inner tube 330 has a planar layer curled. At this time, the planar layer is composed of a plurality of layers having different shrinkability by heat, for example, double layers 331 and 333.

평면층은 광섬유(200)를 감싸도록 말려있다가, 열이 가해지면, 수축성이 큰 제1층(331)이 제2층(333)보다 더 수축된다. 따라서, 더 수축되는 제1층(331)이 안쪽이 되도록 내부 튜브(330)가 말린다.The planar layer is curled so as to surround the optical fiber 200, and when heat is applied, the first shrinkable first layer 331 contracts more than the second layer 333. Thus, the inner tube 330 is dried so that the first layer 331, which is further contracted, is inward.

제1층(331)은 광섬유(200)를 직접 감싸는 층이다. 제1층(331)은 광섬유보다 낮은 굴절율을 가진다. 또한 제1층(331)은 높은 내열성을 가진다. 제1층(331)은 예를 들면, 저굴절율 폴리머(polymer) 재질일 수 있다. 폴리머(polymer) 재질은 테플론(Teflon)과 실리콘(Silicon) 등이 있다. The first layer 331 is a layer that directly surrounds the optical fiber 200. The first layer 331 has a refractive index lower than that of the optical fiber. Also, the first layer 331 has high heat resistance. The first layer 331 may be, for example, a low refractive index polymer material. Polymer materials include Teflon and Silicon.

테플론은 -80 ℃에서 260 ℃까지 물성의 큰 변화 없이 광섬유를 보호할 수 있다. 기존 열수축 슬리브의 한계 가용 온도인 110 ℃와 비교할 때, 열수축 보호 장치(300)는 내열성이 높다. 또한, 실리콘은 -100 ℃에서 300 ℃의 온도 범위 내에서 이용될 수 있다. 테플론의 굴절율은 1.35~1.37이고, 실리콘의 굴절율은 1.44이므로, 제1층(331)은 유리 소재 광섬유보다 낮은 굴절율을 가진다. 따라서, 열수축 보호 장치(300)가 이중 클래딩 광섬유의 외부 클래딩을 대체해 피복이 벗겨진 부분에서 웨이브 가이드(wave-guiding)를 수행한다. Teflon can protect the optical fiber from -80 ° C to 260 ° C without significant changes in properties. The heat shrinkage protection device 300 has a high heat resistance as compared with the limit available temperature of 110 캜 of the conventional heat shrinkable sleeve. Silicon can also be used within a temperature range of -100 ° C to 300 ° C. Since the refractive index of Teflon is 1.35 to 1.37 and the refractive index of silicon is 1.44, the first layer 331 has a refractive index lower than that of the glass material optical fiber. Therefore, the heat shrinkage protection device 300 replaces the outer cladding of the double-cladding optical fiber and performs wave-guiding at the portion where the cover is peeled off.

제2층(333)은 제1층(331)보다 수축성이 낮다. 예를 들어, 제1층(331)이 대략 270℃에서 310℃의 온도 범위에서 수축되는 테플론인 경우, 제2층(333)은 이 온도 범위에서 테플론보다 수축성이 낮은 폴리머 재질로 선택된다. 따라서, 광섬유(200)를 감싸는 제1층(331)이 제2층(333)보다 더 수축하므로, 제1층(331)이 광섬유(200)를 감싸며 말리는 경향성이 강화된다. The second layer 333 is less shrinkable than the first layer 331. For example, if the first layer 331 is Teflon which contracts at a temperature range of approximately 270 ° C to 310 ° C, the second layer 333 is selected as a polymer material having a lower shrinkability than Teflon in this temperature range. Accordingly, the first layer 331 surrounding the optical fiber 200 shrinks more than the second layer 333, so that the tendency of the first layer 331 to wrap around the optical fiber 200 is enhanced.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 열수축 보호 장치와 광섬유의 굴절율을 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the refractive indexes of a heat shrinkable protective device and an optical fiber according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 열수축 보호 장치(100/300)는 피복이 벗겨진 광섬유(200)를 감싸서 보호한다. 이때, 광섬유(200)는 이중 클래딩 구조의 광섬유(200)이고, 내부 튜브(130/330)가 클래딩, 즉 내부 클래딩을 감싼다. 여기서, 내부 클래딩은 이중 클래딩 구조의 광섬유(200)에서 광신호를 전송하는 영역이다.Referring to FIG. 6, the heat shrinking protection apparatus 100/300 covers and protects the optical fiber 200 with the cover removed. At this time, the optical fiber 200 is an optical fiber 200 having a double cladding structure, and the inner tube 130/330 surrounds the cladding, i.e., the inner cladding. Here, the inner cladding is an area for transmitting optical signals in the optical fiber 200 of the double cladding structure.

코어의 굴절율이 내부 클래딩의 굴절율보다 높다. 따라서, 광섬유(200)의 코어와 내부 클래딩 사이에서 전반사가 일어난다.The refractive index of the core is higher than the refractive index of the inner cladding. Therefore, total reflection occurs between the core of the optical fiber 200 and the inner cladding.

내부 튜브(130)의 굴절율이 내부 클래딩의 굴절율보다 낮다. 따라서, 열수축 보호 장치(100/300)의 내부 튜브(130/330)와 광섬유(200) 사이에서 전반사가 일어난다.The refractive index of the inner tube 130 is lower than the refractive index of the inner cladding. Therefore, total reflection occurs between the inner tube 130/330 of the heat shrinking protective device 100/300 and the optical fiber 200.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 피복이 벗겨진 광섬유를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 열수축 보호 장치에 의한 광섬유의 전반사를 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a view showing an optical fiber stripped according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a view illustrating total reflection of an optical fiber by a thermal shrinkage protection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 이중 클래딩 구조의 광섬유(200)는 코어(210), 코어(210)를 감싸는 내부 클래딩(230), 내부 클래딩(230)을 감싸는 외부 클래딩(250), 그리고 외부 클래딩(250)을 감싸는 자켓(270)을 포함한다.7, an optical fiber 200 having a double cladding structure includes a core 210, an inner cladding 230 surrounding the core 210, an outer cladding 250 surrounding the inner cladding 230, and an outer cladding 250 And a jacket 270 surrounding the jacket 270.

그런데, 광섬유(200)의 일부 구간에서 외부 클래딩(250)과 자켓(270)이 벗겨질 수 있다.However, the outer cladding 250 and the jacket 270 may be peeled off from a part of the optical fiber 200.

예를 들면, 광섬유(200)는 광섬유 접합 시 피복이 제거될 수 있다. 광섬유로 이루어진 시스템은 각 부분들을 연결하기 위해 광섬유 접합(fiber splicing)을 한다. 광섬유 접합 방법은 접합할 광섬유의 피복을 제거하고, 광섬유 세척과 단면 절단 단계를 거친다. 이후 광섬유 접합기(fiber splicer)에 정확히 광섬유 절단부를 올려놓은 뒤 접합기를 이용해 두 광섬유를 접합한다. 접합기는 카메라가 설치되어 두 광섬유 절단면을 정확하게 매칭하여 두 광섬유를 접합한다. 접합된 두 광섬유를 열수축 보호 장치(100/300)가 보호할 수 있다.For example, the optical fiber 200 can be stripped of its coating upon fiber-optic bonding. A fiber optic system performs fiber splicing to connect the parts. The fiber-optic bonding method removes the coating of the optical fiber to be bonded, and performs an optical fiber cleaning and cross-sectional cutting step. Then, the optical fiber cutter is placed on the fiber splicer, and then the two optical fibers are bonded using the adapter. The adapter is equipped with a camera to accurately match the two optical fiber cut surfaces to bond the two optical fibers together. The two shafted optical fibers can be protected by the heat shrinking protective device 100/300.

또한, 광섬유(200)는 특정 구간에서 발생한 발열로 피복이 손상되거나 탈 수 있다. 열에 취약한 재질의 외부 클래딩이 손상되어 광섬유에 큰 영향을 끼칠 수 있다. 그리고, 발열이 심해 광섬유를 감싸는 외부 클래딩이 탈 수 있으며 이는 레이저 시스템 자체에 큰 손상을 일으킨다. 따라서 손상이 발생할 수 있는 고발열 구간의 피복을 제거하고, 이 구간을 열수축 보호 장치(100/300)로 대체함으로써, 레이저 시스템을 보호할 수 있다. 특히, 일정 온도 이상에서는 내열성이 있는 열수축 보호 장치(300)로 광섬유를 감싸서 레이저 시스템을 보호할 수 있다.In addition, the optical fiber 200 may be damaged or burned due to heat generated in a specific section. The outer cladding of a material that is vulnerable to heat may be damaged, which may greatly affect the optical fiber. In addition, the external cladding surrounding the optical fiber can be ruptured due to a severe heat generation, which causes a serious damage to the laser system itself. Therefore, the laser system can be protected by removing the coating of the high-heating zone where damage may occur, and replacing this section with the heat shrinking protection apparatus (100/300). In particular, when the temperature is higher than a predetermined temperature, the heat shrinkable protective device 300 can protect the laser system by wrapping the optical fiber.

또는 광섬유(200)는 허용 가능한 굴곡 반경(bending radius)보다 심하게 구부러지는 경우 유리 소재가 깨질 수 있다. 따라서, 특정 구간을 다른 구간보다 더 강화할 필요가 있는 광섬유(200)는 열수축 보호 장치(100/300)가 보호할 수 있다.Or if the optical fiber 200 is bent more severely than the allowable bending radius, the glass material may break. Therefore, the optical fiber 200, which needs to strengthen the specific section more than other sections, can be protected by the heat shrinking protection apparatus 100/300.

도 8을 참고하면, 열수축 보호 장치(100/300)가 피복이 벗겨진 광섬유(200)를 감싼다. 여기서, 피복이 벗겨진 부분은 한 광섬유의 특정 부분이거나, 두 광섬유의 접합부일 수 있다.Referring to FIG. 8, the heat shrinking protecting apparatus 100/300 covers the optical fiber 200 with the cover removed. Here, the portion where the cover is peeled may be a specific portion of one optical fiber, or it may be a junction of two optical fibers.

내부 튜브(130/330)는 광섬유(200)의 내부 클래딩(230), 그리고 보강 막대(150/350)를 팽팽히 조인다. 열에 의해 수축한 외부 튜브(110/310)가 내부 튜브(130/330)를 감싼다.The inner tube 130/330 tightens the inner cladding 230 of the optical fiber 200 and the reinforcing rod 150/350. The outer tube 110/310 contracted by the heat envelops the inner tube 130/330.

이때, 내부 튜브(130/330)의 굴절율이 내부 클래딩의 굴절율보다 낮다. 따라서, 내부 튜브(130/330)와 내부 클래딩(230) 사이에서 전반사가 일어난다.At this time, the refractive index of the inner tube 130/330 is lower than the refractive index of the inner cladding. Thus, total internal reflection occurs between the inner tube 130/330 and the inner cladding 230.

도 9와 도 10 각각은 본 발명의 한 실시예에 따른 열수축 보호 장치가 이용되는 시스템의 예이다.9 and 10 are each an example of a system in which a heat shrink protection apparatus according to an embodiment of the present invention is used.

도 9를 참고하면, 열수축 보호 장치(300)는 내열성 재질로 만들어진다. 이 특성을 이용하여 열수축 보호 장치(300)는 열에 의해 손상이 발생할 수 있는 고발열 구간을 보호한다. 따라서, 열수축 보호 장치(300)는 광신호를 전송하면서도 발열에 대한 안정성을 높일 수 있다. 온도에 따라서 열수축 보호 장치(100)도 이용가능하나, 여기서는 내열성이 강한 구조의 열수축 보호 장치(300)를 예로 들어 설명한다.Referring to FIG. 9, the heat shrinkage protection device 300 is made of a heat-resistant material. By using this characteristic, the heat shrinking protection apparatus 300 protects the high heat-generating section in which damage by heat can occur. Therefore, the heat shrinkage protection apparatus 300 can increase the stability against heat generation while transmitting an optical signal. The thermal shrinking protecting apparatus 100 according to the temperature can also be used. Here, the thermal shrinking protecting apparatus 300 having a structure having a strong heat resistance is taken as an example.

예를 들어, 열수축 보호 장치(300)는 고출력 레이저 시스템에 이용될 수 있다.For example, the heat shrink protection device 300 may be used in a high power laser system.

TFB(Tapered Fiber Bundle)(400)가 클래딩에서 전파하는 펌프(pump) 성분과 코어에서 전파하는 시그널(signal) 성분을 이중 클래딩 구조 광섬유로 커플링한다. 이때, 높은 에너지의 펌프 신호가 광섬유, 예를 들면 YDF(Ytterbium Doped Fiber)(500)를 통해 전송된다. TFB(400)에서 펌프 신호가 출력되는 초기 구간은 고열이 발생하는 구간이므로, 열수축 보호 장치(300)는 이 구간을 감싸서 고발열로 인한 위험을 방지한다.A Tapered Fiber Bundle (TFB) 400 couples a pump component propagating in the cladding and a signal component propagating in the core to a double cladding structure optical fiber. At this time, a high-energy pump signal is transmitted through an optical fiber, for example, YDF (Ytterbium Doped Fiber) 500. Since the initial period of the pump signal output from the TFB 400 is a period in which the high temperature is generated, the heat shrinkage protection device 300 covers the interval to prevent the risk of overheating.

YDF(500)는 다른 광시스템 또는 광섬유와 연결되어있으며 접합부는 종래의 열수축 슬리브(600)로 보호될 수 있다. 열수축 슬리브(600)는 광섬유보다 굴절율이 높은 내부 튜브로 구성되어있기 때문에 클래딩을 통해 전파하는 잔여 펌프 성분을 제거하는 기능을 수행할 수 있다. The YDF 500 is connected to another optical system or optical fiber and the junction can be protected by a conventional heat shrinkable sleeve 600. Since the heat-shrinkable sleeve 600 is formed of an inner tube having a higher refractive index than that of the optical fiber, the heat-shrinkable sleeve 600 can function to remove residual pump components propagated through the cladding.

이와 같이, 열수축 보호 장치(300)는 고출력 광섬유 레이저 시스템에서 펌프 신호를 계속 전파하는데 사용된다. 반면, 종래의 열수축 슬리브(600)는 클래딩을 통해 전파하는 광신호를 외부로 빼내 펌프 신호를 제거하는 데 사용된다.Thus, the heat shrink protection device 300 is used to continue propagating the pump signal in the high output fiber laser system. On the other hand, the conventional heat shrinkable sleeve 600 is used to remove the pump signal by extracting the optical signal propagating through the cladding to the outside.

도 10을 참고하면, 열수축 보호 장치(300)는 백워드 펌핑(backward pumping)에도 이용될 수 있다. TFB(400)에서 펌프 신호가 출력되는 초기 구간은 고열이 발생하는 구간이므로, 열수축 보호 장치(300)는 이 구간을 감싸서 고발열로 인한 위험을 방지한다.Referring to FIG. 10, the heat shrink protection apparatus 300 may also be used for backward pumping. Since the initial period of the pump signal output from the TFB 400 is a period in which the high temperature is generated, the heat shrinkage protection device 300 covers the interval to prevent the risk of overheating.

종래의 열수축 슬리브는 단일 클래딩 구조의 광섬유를 접합하는데 주로 사용한다. 그런데, 단일 클래딩 구조의 광섬유는 코어로 광신호를 전송하므로, 종래의 열수축 슬리브는 클래딩과 내부 튜브 사이의 굴절율을 고민할 필요가 없다. 따라서 광섬유보다 높은 굴절율의 EVA 재질의 열수축 슬리브를 이중 클래딩 구조 광섬유에 그대로 이용하는 경우, 광섬유 클래딩과 열수축 슬리브 사이에서 전반사가 불가능하다. 결국, 종래의 열수축 슬리브는 클래딩을 통해 전파하는 광신호의 손실을 야기한다.Conventional heat-shrinkable sleeves are mainly used for joining optical fibers having a single cladding structure. However, since the optical fiber of a single cladding structure transmits an optical signal to the core, the conventional heat shrink sleeve does not need to worry about the refractive index between the cladding and the inner tube. Therefore, when a heat-shrinkable sleeve of EVA material having a refractive index higher than that of the optical fiber is directly used in a double cladding structure optical fiber, total reflection between the optical fiber cladding and the heat shrinkable sleeve is impossible. As a result, conventional heat shrink sleeves cause loss of optical signals propagating through the cladding.

이러한 이중 클래딩 구조 광섬유의 접합부를 보호하고, 전반사를 통한 웨이브 가이드 기능을 수행하도록 하기 위해, 현재 리코팅 방법이 이용된다. 리코팅 방법은 광섬유 접합부의 벗겨진 피복을 복원하는 작업으로서, 아크릴 수지를 접합부에 칠한 뒤 UV 조사 등을 통해 경화시키는 방식이다. 리코팅 방법은 주로 리코터(recoater)라는 별도 장비를 통해 이루어진다. 그러나 리코터의 가격이 매우 비싸다. 그리고, 실제 레이저 구현을 위한 중간 과정 상 광섬유 간 접합 및 분리가 한 번이 아닌 빈번히 일어나는데, 매번 리코팅을 하는 것이 매우 비효율적이다.A current recoating method is used to protect the junction of such a double cladding structure optical fiber and to perform a wave guide function by total reflection. The recoating method is a method for restoring the peeled coating of the optical fiber joint, in which the acrylic resin is cured by UV irradiation after being painted on the joint. The recoating method is mainly performed by a separate apparatus called a recoater. However, the price of recoater is very expensive. In addition, it is very inefficient to repeatedly coat each optical fiber in an intermediate process for actual laser implementation.

반면, 본 발명의 실시예에 따른 열수축 보호 장치(100/300)는 용융 또는 열에 의한 기계적 수축으로 간단하게 광섬유(200)를 감쌀 수 있다. 또한, 열수축 보호 장치(100/300)는 클래딩보다 낮은 굴절율의 내부 튜브(130/330)를 이용하여 광섬유(200)의 클래딩으로 광신호를 전송할 수 있다. 따라서 열수축 보호 장치(100/300)는 종래의 열수축 슬리브가 이중 클래딩 구조 광섬유에 적용되지 못하는 문제를 해결하고, 리코팅 방식의 고비용과 번거로움을 현저히 해결할 수 있다.On the other hand, the heat shrinkable protective device 100/300 according to the embodiment of the present invention can simply wrap the optical fiber 200 by mechanical shrinkage due to melting or heat. In addition, the heat shrinkage protection apparatus 100/300 can transmit an optical signal to the cladding of the optical fiber 200 by using the inner tube 130/330 having a refractive index lower than that of the cladding. Therefore, the heat shrinkage protection apparatus 100/300 solves the problem that the conventional heat shrinkable sleeve can not be applied to the double cladding structure optical fiber, and it can solve the high cost and troublesome of the recoating method.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only by the apparatus and method, but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 이중 클래딩 구조의 광섬유를 보호하는 열수축 보호 장치로서,
열에 의해 수축하는 제1 튜브, 그리고
상기 제1 튜브의 내부에 위치하고, 판이 말려있는 형태의 튜브로서, 열에 의해 수축하여 상기 광섬유를 감싸는 제2 튜브를 포함하고,
상기 제2 튜브의 굴절율은 상기 광섬유의 클래딩의 굴절율보다 낮은 값을 가지며,
상기 제2 튜브는
열에 의한 수축성이 다른 제1층과 제2층이 결합된 판이 말려있는 형태인 열수축 보호 장치.A heat shrinking protection device for protecting an optical fiber having a double cladding structure,
A first tube contracting by heat, and
And a second tube disposed inside the first tube and having a plate curled, the second tube being contracted by heat and surrounding the optical fiber,
The refractive index of the second tube is lower than the refractive index of the cladding of the optical fiber,
The second tube
Wherein the plate having the first layer and the second layer bonded to each other with different shrinkability by heat is in a curled state. 제6항에서,
상기 제2 튜브는
굴절율이 상기 광섬유의 클래딩보다 낮은 폴리머(polymer) 재질인 열수축 보호 장치.The method of claim 6,
The second tube
Wherein a refractive index of the optical fiber is lower than a cladding of the optical fiber. 제6항에서,
상기 제2 튜브는
말려있는 형태의 판이 수축하면서 상기 광섬유를 조이는 열수축 보호 장치.The method of claim 6,
The second tube
And a heat shrinkage protection device for tightening the optical fiber while the plate of the curled shape shrinks. 삭제delete 제6항에서,
상기 제1층은 상기 제2층보다 수축성이 높고,
상기 제1층은 열에 의해 수축하여 상기 광섬유를 감싸는 열수축 보호 장치.The method of claim 6,
Wherein the first layer has a higher shrinkage than the second layer,
Wherein the first layer shrinks by heat to surround the optical fiber. 제6항에서,
상기 제2 튜브는
제1 광섬유와 제2 광섬유의 접합부를 감싸는 열수축 보호 장치.The method of claim 6,
The second tube
A thermal shrinking protection device for enclosing a junction between a first optical fiber and a second optical fiber. 제6항에서,
상기 제2 튜브는
클래딩이 노출된 광섬유를 감싸는 열수축 보호 장치.The method of claim 6,
The second tube
A thermal shrinkage protection device that encloses an exposed optical fiber of a cladding.
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