KR101614943B1 - 싱글 모드 광파이버 - Google Patents
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Abstract
싱글 모드 광파이버는, 중심에서 주변으로 향하면서, 중심 코어, 중간 클래딩, 함몰 트랜치, 및 외부 광클래딩을 포함한다. 중심 코어는 반경(r1) 및 광클래딩과 양의 굴절률차(△n1)를 가지며; 중간 클래딩은 반경(r2) 및 광 클래딩과 양의 굴절률차(△n2)를 가지며, △n2는 코어의 굴절률차(△n1)보다 작다. 함몰 트랜치는 반경(r3) 및 광 클래딩과 음의 굴절률차(△n3)를 갖는다. 광파이버는 1310 ㎚의 파장에서 8.6㎛ 내지 9.5㎛ 사이의 공칭 MFD(Mode Field Diameter)를 가지며, 1550 ㎚의 파장에서 5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.15 dB/turn 보다 작은 굴곡 손실을 가지며, LP11 모드의 감쇄가 22 미터 초과하여 파이버 전파후 19.3 dB 이하인 파장으로서 측정되는 케이블 차단 파장이 1260 ㎚ 이하이다. 이러한 파이버는 소형 광학 박스와 같은 어려운 환경에서 사용될 수 있다.
파이버, 중간 코어, 중간 클래딩, 함몰 클래딩, 외부 광학 클래딩, 굴절율
Description
본 발명은 광파이버 전송의 분야에 관한 것으로서, 특히, 굴곡 손실(bending loss)이 대폭 감소된 파이버에 관한 것이다.
광파이버에 있어서, 굴절률 프로파일은 일반적으로 굴절률과 파이버의 반경을 관계짓는 함수의 그래프 상에서 두 점 간의 값의 차로서 정의된다. 종래에, 파이버의 중심까지의 거리(r)는 프로파일의 x축을 따라서 나타난다. 거리(r)에서의 굴절률과 외부 파이버 클래딩의 굴절률과의 차이는 y 축을 따라서 나타난다(도 2의 21 내지 24 참조). 외부 클래딩은 광학적인 클래딩으로서 기능하며, 실질적으로 일정한 굴절률을 가지며, 이러한 광학적 클래딩은 일반적으로 순수한 실리카로 구성되지만, 하나 이상의 도펀트를 포함할 수 있다. 광파이버 굴절률 프로파일을 해당 계단, 사다리꼴, 또는 삼각형의 형태를 갖는 그래프에 대하여 "계단형(step)" 프로파일, "사다리꼴형(trapezoidal)" 프로파일, 또는 "삼각형(triangular)" 프로파일이라고 한다. 이러한 곡선들은 일반적으로 파이버의 이론적이거나 참조적인 인덱스 프로파일(즉, 설정 프로파일)을 나타낸다. 파이버 제조 제한요소들이 실제 파이버에 있어서 다소 상이한 프로파일을 가져올 수 있다.
광파이버는 종래에는 (i) 광신호를 전송하며 광증폭하는 기능을 갖는 광학적인 코어, 및 (ii) 코어 내의 광학적 신호를 한정하는 기능을 갖는 광학적인 클래딩으로 구성된다. 이를 위해서, 코어의 굴절률(nc)과 클래딩의 굴절률(ng)은 nc>ng 가 된다. 공지된 바와 같이, 싱글 모드 광파이버에서의 광신호의 전파는 코어 내에서 안내되는 기본 모드(LP01으로 알려짐)와 코어-클래딩 어셈블리의 특정 반경 상에서 안내되는 2차 모드로 나누어진다.
종래에, 계단형 인덱스 파이버(또한, SMF(Single Mode Fiber)라 함)는 광파이버 전송 시스템 용의 라인 파이버(line fiber)로 사용된다. 이러한 파이버는 다색 확산성(chromatic dispersion) 및 특정 원격통신 권고안에 해당하는 다색 확산 기울기를 시현한다.
상이한 제조사의 광학 시스템들 사이의 호환성의 요구사항에 대하여, ITU(International Telecommunication Union)는 SSMF(Standard Single Mode Fiber)에 부합해야 한다는 ITU-T G.652 표준의 권고안을 정의하였다.
전송 파이버에 대한 이러한 G.652 권고안에서는, 특히, 1310 ㎚(제조 한계로 인해 +/- 0.4 ㎛ 변동가능함)의 파장에서 MFD(Mode Field Diameter)에 대하여 8.6 내지 9.5 micron의 공칭 범위; 케이블 차단 파장에 대하여 최대 1260 ㎚; 확산 상쇄 파장(λ0)에 대하여 1300 내지 1324 ㎚의 범위; 및 0.092 ps/(nm2ㆍkm) (즉, ps/nm2/km)의 최대 다색 확산 기울기를 권장하고 있다.
케이블 차단 파장은 종래에는 IEC(Internation Electrotechnical Commission) 60793-1-44 표준의 하부 위원회 86A에서 정의된 바와 같이, 22 미터의 파이버를 전파한 후, 광신호가 싱글 모드가 되는 파장으로서 측정된다.
대부분의 경우, 굴곡 손실에 가장 저항성이 있는 2차 모드는 LP11 모드이다. 따라서, 케이블 차단 파장은 22 미터의 파이버 전파 후 LP11 모드가 충분히 약화되기 시작하는 파장이다. 표준에서 제안된 방법은 LP11 모드의 감쇄가 19.3 dB 이상인 경우 광신호가 싱글 모드라는 것으로 간주하는 것을 포함한다.
또한, 주어진 파이버에 있어서, 소위 MAC 값은 유효 차단 파장(λceff)에 대한 1550 ㎚의 파이버의 MFD의 비로서 정의된다. 종래에 차단 파장은, IEC 60793-1-44 표준의 하부 위원회 86A에서 정의된 바와 같이, 2 미터의 파이버 전파후 광신호가 싱글 모드가 되는 파장으로서 측정된다. MAC는, 특히, MFD, 유효 차단 파장, 및 굴곡 손실 사이의 절충점을 찾기 위한 파이버의 성능을 산정하는 파라미터를 구성한다.
유럽특허출원 제1,845,399호 및 제1,785,754호에서는, 출원인의 경험적 결과를 나타내고 있다. 이러한 종래의 출원들은, 표준 계단형 인덱스 파이버(SSMF)에서 15 ㎜의 곡률 반경에 대하여 1550 ㎚의 파장에서의 MAC 값과 1625 ㎚에서의 굴곡 손실 사이의 관계를 설정한다. 이러한 유럽특허출원 각각은 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다. 또한, 각 출원은 MAC의 값이 파이버의 굴곡 손실에 영향을 주며, MAC를 낮춤으로써 이러한 굴곡 손실을 줄인다는 것을 설정한다. MFD의 감소 및/또는 유효 차단 파장을 증가시키는 것은, MAC 값을 감소시키지만, G.652 권고안을 준수하지 못하는 결과를 가져올 수 있어, 파이버가 일부 전송 시스템과 상용으로 호환되지 않도록 할 수 있다.
특정의 광전송 파라미터는 유지하면서 굴곡 손실이 감소하면, 소위 FTTH(Fiber-To-The-Home)라고 하는 사용자용의 광파이버 시스템를 위해 의도된 파이버의 적용예에 대하여는 도전적인 것이 된다.
ITU(International Telecommunication Union)는 또한 ITU-T G.657A 및 ITU-T G.657B라고 하는 권고안을 정의하였으며, 이는 특히 굴곡 손실에 대한 대비책이라는 측면에서 FTTH 적용예를 위해 의도된 광파이버들에 대하여 충족되어야 한다. G.657A 권고안은 굴곡 손실의 값들에 대하여 제한을 부과하지만, 무엇보다도, MFD 및 다색 확산성의 측면에서 G.652 권고안과의 호환성을 유지하고자 하는 것이다. 반면, G.657B 권고안은, 특히, (i) 15 ㎜의 곡률 반경에 대하여 1550 ㎚의 파장에서 0.003 dB/turn 미만의 굴곡 손실, (ii) 15 ㎜의 곡률 반경에 대하여 1625 ㎚의 파장에서 0.01 dB/turn 미만의 굴곡 손실에 대하여 보다 엄격한 굴곡 손실 제한을 부과한다.
유럽특허출원 제 1,845,399호 및 제1,785,754호에서는 특히 G.657A 권고안 및 G.657B 권고안의 기준에 해당하는 제한된 굴곡 손실을 갖는 파이버 프로파일을 제안하고 있다. 그러나, 이러한 유럽특허출원에 기재된 프로파일은 G.657B 권고안에 의해 부과되는 굴곡 손실 제한만을 성취할 수 있도록 하고 있다.
본 명세서에 그 전체가 참조로 포함되어 있는, 미국특허 제7,164,835호 및 미국특허출원 제2007/0147756호 또한 제한된 굴곡 손실을 시현하는 파이버 프로파일을 기재하고 있다. 그러나, 이러한 미국특허의 파이버들은 특히 MFD 및 다색 확산성의 측면에서 G.657A 및 G.657B 권고안의 기준에만 해당한다.
현재, 특정 적용예에서 있어서, 굴곡 손실의 감소는 기본적인 것으로서 특히 파이버가 소형 광학 박스(miniaturized optical box)에 스태플링 또는 코일링되도록 된 경우에 기본적인 것이다.
홀을 이용하는(hole-assisted) 파이버 기술은 굴곡 손실의 측면에서 우수한 성능을 성취할 수 있도록 하지만, 이러한 기술은 구현하기에 복잡하고 고비용이어서, 저비용의 시스템인 FTTH 시스템용으로 의도된 파이버에 대하여는 사용될 수 없다.
본 출원인은 BendBright-XS라는 상표로서 굴곡 손실에 대한 저항성이 양호한 굴곡(bending)에 민감하지 않은 파이버를 판매한다. 이러한 범위의 파이버는 ITU-T G.652 및 G.657B 권고안을 충분하게 준수하며, 전형적인 굴곡 손실로서 5 mm 곡률 반경에 대하여 1550 nm의 파장에 있어서 0.03 dB/turn을 제공한다. 따라서, 5 mm의 곡률 반경에 대하여 전술한 판매되는 파이버의 통상적인 레벨보다 명백하게 더 양호한 굴곡 손실에 대한 통상적인 저항성을 갖는 광파이버에 대한 수요가 존재한다. 이러한 기준을 충족하는 파이버는 또한 전송 프로파일 및 특히 MFD 및 케이 블 차단 파장의 측면에서 G.652 권고안을 충분하게 준수하여야 한다. (i) 그 이상의 높은 차수의 LP11 모드가 충분하게 감쇄되며, (ii) 1260 ㎚의 파장에서 19.3 dB에 도달하기 위하여 LP11 모드의 감쇄에 요구되는 파이버의 길이는 22 미터 미만이라고 가정하면, 더 높은 차단 파장에 손실을 입히더라도 이러한 굴곡 손실의 상당한 개선이 성취될 수 있어서, 1260 nm 이하의 케이블 차단을 보장할 수 있다. 이러한 기준을 충족하는 파이버는 또한 G.657 권고안을 충분하게 준수하여야 한다.
전술한 바를 위하여, 본 발명은 중심 코어, 중간 클래딩, 및 외부 광 클래딩에 의해 둘러싸인 함몰 트랜치를 갖는 파이버를 포함한다. 굴절률 프로파일은 G.657B 권고안에 의해 부과되는 제한요소에 비하여 10의 인자만큼 굴곡 손실을 향상시키도록 최적화되는 한편, G.652 권고안과 호환가능한 MFD(mode field diameter)를 유지하며, LP11 모드의 충분한 감쇄를 보장한다.
특히, 함몰 트랜치의 표면과 체적뿐만 아니라 코어의 표면은 굴곡 손실을 대폭 향상시키도록 최적화된다. 본 발명의 맥락에서, 코어의 표면 또는 함몰 트랜치의 표면은 기하학적으로 연장해서는 안되지만, 2 차원을 고려하는 값들에 해당하여야 한다 - 반경과 굴절률의 곱. 마찬가지로, 함몰 트랜치의 체적은 3 차원을 고려한 값에 해당한다 - 반경의 제곱과 굴절률의 곱.
특히, 본 발명에서는 중심에서 주변으로 향하여 중심 코어, 중간 클래딩, 함몰 트랜치, 및 외부 광 클래딩을 포함하는 싱글 모드 광파이버를 제안한다. 중심 코어는 반경(r1) 및 광 클래딩과 양(+)의 굴절률차(△n1)를 갖는다. 중간 클래딩은 반경(r2) 및 광 클래딩과 양(+)의 굴절률차(△n2)를 갖는다. 굴절률차(△n2)는 코어의 굴절률차(△n1)보다 작다. 함몰 트랜치는 반경(r3) 및 광 클래딩과 음(-)의 굴절률차(△n3)를 갖는다. 본 발명의 파이버는 (i) 1310 ㎚의 파장에서 8.6㎛와 9.5㎛ 사이의 공칭 MFD(Mode Field Diameter)를 가지며, (ii) 1550 ㎚의 파장에서 5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.15 dB/turn 보다 작은 굴곡 손실을 가지며, 22 미터 초과하여 파이버를 전파한 후 LP11 모드의 감쇄가 19.3 dB 이상인 파장으로서 측정되는 케이블 차단 파장이 1260 ㎚ 이하이며, 파이버는 직선형이거나, 140mm의 곡률 반경의 심축(mandrel) 주위라는 조건에 맞추어진다.
본 발명에 따른 파이버의 일 실시예에 따르면, 중심 코어(V01)의 면적분은,
의 식으로 정의되며, 19.0 x 10-3㎛ 내지 23.0 x 10-3 ㎛ 사이이고, 바람직하게는 20.0 x 10-3㎛ 내지 23.0 x 10-3 ㎛ 사이이다. 바람직한 실시예에 있어서, 중심 코어(V01)의 면적분은 20.0 x 10-3㎛ 내지 21.5 x 10-3 ㎛ 사이이며, 이는 본 발명의 파이버에서 최적의 광학 성질을 발생시키기 때문이다.
본 발명에 따른 파이버의 일 실시예에 따르면, 함몰 트랜치의 면적분(V03) 은,
의 식으로 정의되며, -55.0 x 10-3㎛ 내지 -30.0 x 10-3㎛ 사이이다. 바람직한 실시예에 있어서, 함몰 트랜치의 면적분(V03)은 -42.5 x 10-3㎛ 내지 -32.5 x 10-3㎛ 사이이며, 이는 본 발명의 파이버에서 최적의 광학 성질을 발생시키기 때문이다.
본 발명에 따른 파이버의 일 실시예에 따르면, 함몰 트랜치의 체적 적분(V13)은
의 식으로 정의되며, -1200 x 10-3㎛2 내지 -750 x 10-3㎛2 사이이다. 바람직한 실시예에 있어서, 함몰 트랜치의 체적 적분(V13)은 -1000 x 10-3㎛2 내지 -750 x 10-3㎛2 사이이며, 이는 본 발명의 파이버에서 최적의 광학 성질을 발생시키기 때문이다.
바람직한 실시예에 있어서, 파이버는 굴곡 손실에 대하여 향상된 저항성을 갖는 물리적 특성과 동작 파라미터를 갖는다. 예를 들어, 파이버는 1300 ㎚를 초과하는 유효 차단 파장(λceff)을 가지며, 유효 차단 파장은 2 미터를 초과하여 파이 버를 전파한 후 광신호가 싱글 모드가 되는 파장으로서 측정된다. 파이버는, 1550 ㎚의 파장에 있어서, 15 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.003 dB/turn 이하의 굴곡 손실, 10 ㎜의 곡률 반경에 대하여 3 x 10-2 dB/turn 이하의 굴곡 손실, 바람직하게는, 7.5 x 10-3 dB/turn 이하의 굴곡 손실, 7.5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.05 dB/turn 이하의 굴곡 손실, 및 5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.15 dB/turn 미만의 굴곡 손실, 바람직하게는, 0.10 dB/turn 미만의 굴곡 손실을 갖는다.
본 명세서에 개시된 파이버는 또한 더 높은 파장에서 감소된 굴곡 손실을 나타낸다. 예를 들어, 1625 ㎚의 파장에서, 파이버는 15 ㎜의 곡률 반경에 대하여 10-2dB/turn 미만의 굴곡 손실, 바람직하게는, 1.5 x 10-3 dB/turn 이하의 굴곡 손실, 10 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.1 dB/turn 이하의 굴곡 손실, 바람직하게는, 25 x 10-3 dB/turn 이하의 굴곡 손실, 7.5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.15 dB/turn 이하의 굴곡 손실, 바람직하게는, 0.08 dB/turn 이하의 굴곡 손실, 및 5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.25 dB/turn 이하의 굴곡 손실을 갖는다. 따라서, 바람직한 실시예에 있어서, 파이버는 1240 ㎚ 내지 1310 ㎚ 사이의 차단 파장을 가지며, 차단 파장은 5 미터를 초과하여 파이버 전파 후에 광신호가 싱글 모드가 되는 파장으로서 측정된다. 차단 파장은, 22 미터 초과하여 파이버 전파 후에 LP11 모드의 감쇄가 19.3 dB 이상되는 파장으로서 측정되는 케이블 차단 파장과 구별된다. 이러한 파이버는 1260 ㎚ 이하의 케이블 차단 파장을 갖는다.
본 명세서에서 중요한 4번째 차단 파장의 정의는, LP11 모드가 누설 모드에서 전파되기 시작하는 파장으로서 정의되는 이론상의 차단 파장이다. 일 실시예에 있어서, 파이버는 1250 ㎚ 이하의 이론상의 차단 파장을 갖는다. 파이버는 1260 ㎚의 파장에서 22 미터를 초과하여 파이버를 전파한 후 5 dB를 포과하는 LP11 모드의 감쇄를 갖는다.
전술한 동작 파라미터들은 파이버의 바람직한 물리적 특성으로부터 기인한다. 일 실시예에 있어서, 파이버의 중심 코어는 3.8 ㎛ 내지 4.35 ㎛ 사이의 반경을 가지며; 중간 클래딩은 8.5 ㎛ 내지 9.7 ㎛ 사이의 반경을 가지며; 함몰 트랜치는 13.5 ㎛ 내지 16 ㎛ 사이의 반경을 가지며, 이는 15 ㎛ 이하일 수 있다. 중심 코어는 바람직하게는 4.9 x 10-3 내지 5.7 x 10-3 사이의 외부 광 클래딩과의 굴절률차(△n1)를 갖는다.
전술한 바와 같이, 파이버의 굴절률 프로파일은 파이버의 반경과 외부 광 클래딩 상에서의 포인트들에서의 굴절률값의 차에 대하여 작도된다. 중간 클래딩은 -0.1 x 10-3 내지 0.6 x 10-3 사이의 광 클래딩과의 굴절률차를 갖는다. 함몰 트랜치는 -10.0 x 10-3 내지 -0.5 x 10-3 사이의 광 클래딩과의 굴절률차를 갖는다. 파이버는 1300 ㎚ 내지 1324 ㎚ 사이의 제로 다색 확산 파장을 가지며; 파이버는 0.092 ps/(nm2ㆍkm) 미만의 제로 다색 확산 파장에서의 다색 확산 기울기값을 갖는다.
본 발명은 또한 본 명세서에 개시된 파이버 중 적어도 일부를 수용하는 광학 박스에 관한 것이다. 이러한 박스에 있어서, 파이버는 15 ㎜ 미만의 곡률 반경으로 배치될 수 있으며, 이는 5 ㎜의 차원일 수 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 파이버의 적어도 일부를 포함하는 가입자의 댁내(FTTH)의 광파이버 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 전술한 특성 뿐만 아니라 기타의 특성 및 이들이 성취되는 방법은 이하의 상세한 설명과 그 첨부 도면 내에 더 상세하게 기재되어 있다.
본 발명의 파이버(10)는 중심 코어(11), 중간 클래딩(12), 및 함몰 클래딩(13)을 포함한다. 본 명세서의 목적을 위하여 본 발명의 범주를 제한하지 않고서, 함몰 클래딩(depressed cladding)이라는 것은 외부 광학 클래딩(14)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 파이버의 반경 부분을 의미한다. 통상적으로, 중심 코어(11), 중간 클래딩(12), 및 함몰 클래딩(13)은 실리카 튜브에서의 화학 기상 증착으로 얻어진다. 외부 광학 클래딩(14)은 실리카 튜브와 그 튜브 상의 오버클래딩을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 오버클래딩은 일반적으로 자연적인 실리카 또는 도핑된 실리카이지만, 임의의 다른 증착 기법(VAD(Vapor Axial Deposition) 또는 OVD(Outside Vapor Deposition))에 의해 얻어질 수도 있다.
도 2는 도 1의 전송 파이버(10)의 굴절률 프로파일을 나타낸다. 도 2의 프로파일은 설정 프로파일, 즉, 파이버의 이론전 프로파일을 나타내지만, 모재(preform)의 파이버 압출 후에 실제로 얻어지는 파이버는 다소 상이한 프로파일 을 가질 수도 있다.
본래 공지된 방법에서는, 모재 압출(preform drawing)에 의해 광파이버(10)가 얻어진다. 일례로서, 모재는 결국가서는 외부 광학 클래딩(14)의 일부를 형성하는 매우 고품질의 글래스 튜브(순수 실리카)일 수 있다. 외부 광학 클래딩(14)은 파이버(10)의 중심 코어(11)와 내부 클래딩(12, 13)을 둘러싼다. 이 튜브는 그 후 오버클래딩되어, 파이버 압출 타워 상에서 파이버 압출 조작을 통과하기 전에 그 직경을 증가시킨다. 모재를 만들기 위하여, 튜브는 일반적으로 수평적으로 장착되어, 선반 상의 글래스 바의 양단에 유지된다; 그 후, 튜브는 모재의 성분을 결정하는 증착 공정을 위하여 회전되고 국부적으로 가열된다. 이러한 성분은 향후 파이버의 광학적 특성을 결정한다.
파이버는 광학적 클래딩으로서 작용하는 외부 클래딩(14)과의 굴절률차 △n1을 갖는 중심 코어(11)를 포함한다. 파이버(10)는 또한 외부 광학 클래딩(14)과의 굴절률차 △n2 를 갖는 중간 클래딩(12) 및 외부 클래딩(14)과의 굴절률차 △n3 을 갖는 함몰 트랜치 클래딩(13)을 더 포함한다. 도 2에 명기된 바와 같이, 중심 코어(11), 중간 클래딩(12), 및 함몰 트랜치(13)의 굴절률은 실질적으로 해당 폭에 걸쳐서 일정하다. 도 1은 코어(11)의 폭이 그 반경 r1로서 정의되며, 클래딩의 폭이 해당하는 외부 반경 r2 및 r3로 정의되는 것을 나타낸다. 외부 광학 클래딩은 r4로 지칭된다.
광파이버에 대한 설정 굴절률 프로파일을 정의하기 위하여, 외부 광학 클래딩의 굴절률값이 일반적으로 기준(ng)으로 취해진다. 다음, 중심 코어(11), 중간 클래딩(12), 및 함몰 트랜치 클래딩(13)의 굴절률이 굴절률차 △n1, 2, 3 으로서 도 2에 나타내어진다. 일반적으로, 외부 광학 클래딩(14)은 실리카로 구성되지만, 이 클래딩은 자신의 굴절률을 증감시키도록 - 예를 들어, 신호의 전파 특성을 변경시키도록 - 도핑될 수 있다.
도 2에 도시된 각각의 파이버 프로파일 부분(21 내지 24)이 또한 파이버(10)의 각 부분의 반경과 굴절률 변동을 연결시키는 적분에 기초하여 정의될 수 있다. 따라서, 본 발명의 파이버(10)에 대하여 코어의 표면(V01), 중간 클래딩의 표면(V02), 및 함몰 트랜치의 표면(V03)을 나타내는, 3개의 면적분을 정의할 수 있다. "표면(surface)"이라는 표현은 기하학적으로 이해하여야 하는 것이 아니라, 2차원을 고려하는 값에 해당한다. 이 3개의 면적분은 이하와 같이 표현될 수 있다.
마찬가지로, 본 발명의 파이버(10)에 대하여, 코어의 체적(V11), 중간 클래 딩의 체적(V12), 및 함몰 트랜치의 체적(V13)을 나타내는 3개의 체적 적분을 정의할 수 있다. "체적(volume)"이라는 표현은 기하학적으로 이해하여야 하는 것이 아니라, 3 차원을 고려하는 값에 해당한다. 이러한 3개의 체적 적분은 이하와 같이 표현될 수 있다.
이하의 표 I은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파이버 프로파일의 9개의 예를, 13개의 비교예 뿐만 아니라 G.657A 및 G.657B 권고안에 해당하는 3개의 SSMF 파이버(BIF(Bend Insensitive Fiber)라 함) 프로파일과 하나의 파이버 프로파일과 비교하여 나타낸다. 본 출원인은 BendBright라는 상표명으로서 굴곡 손실에 대하여 양호한 저항성을 갖는 BIF를 판매한다. 이 표의 값들은 각 파이버에 대한 설정 프로파일에 해당한다.
모든 프로파일들은 또한 -30dB 보다 낮은 MPI(Multi Path Interference) 레벨을 보장하여, 액세스 네트워크 및 FTTH를 포함하는 임의의 적절하게 장착된 시스템 네트워크들과 전부 호환될 수 있도록 설계되었다. MPI는 W. Zheng et al.,의 "Measurement and System Impact of Multipath Interference From Dispersion Compensating Fiber Modules," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2004, 53, pp15-23에 정의되어 있으며, 그 특정 측정 고려사항은 S. Ramachandran et al.,의 "Measurement of Multipath Interference in the Coherent Crosstalk Regime," IEEE Photonics Technology Letters, 2003, 15, pp 1171-1173 에 세부적으로 기재되어 있다.
표 I의 제1 열은 각 예에 대한 기준(Ex 는 본 발명에 따른 예, C.Ex는 비교예)을 부여하며; 다음 3개의 열은 코어(11), 중간 클래딩(12), 및 함몰 트랜치(13)의 반경의 값을 각각 부여한다. 다음의 3개의 열은 외부 광학 클래딩(14)과의 굴절률차의 해당하는 값들을 부여한다. 633 ㎚의 파장에서 굴절률 값들이 측정된다. 표 I은 또한 전술한 바와 같이 코어(11), 중간 클래딩(12), 및 함몰 트랜치(13)의 면적분 및 체적 적분값들을 나타낸다.
표 I
본 발명의 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 파이버(10)는 중심 코어(11), 중간 클래딩(12), 및 함몰 트랜치(13)을 포함하는 계단형 인덱스의 파이버이다. 표 I에서, 중심 코어(11)는 3.8 ㎛ 내지 4.35 ㎛ 사이의 반경, 바람직하게는, 3.8 ㎛내지 4.05 ㎛ 사이, 즉, SSMF 파이버의 코어보다 좁은 반경을 갖는다. 파이버(10)는 4.9 x 10-3 내지 5.7 x 10-3 사이의 외부 광학 클래딩(14)과의 굴절률차 △n1(21)을 가지며, 즉, SSMF와 같거나 그 이상의 굴절률차를 갖는다. 코어의 면적분(V01)은 19.0 x 10-3㎛ 내지 23.0 x 10-3 ㎛ 사이이며, 코어의 체적 적분(V11)은 75 x 10-3㎛2 내지 91 x 10-3 ㎛2 사이이다.
또한, 표 I에 있어서, 본 발명에 따른 파이버는 함몰 트랜치(13)를 갖는다. 함몰 트랜치(13)는 큰 체적을 가지며, 굴곡 손실을 대폭 제한할 수 있도록 한다. 따라서, 표 I은 함몰 트랜치(13)가 13.5㎛ 내지 16㎛ 사이의 반경(r3)을 가지며, 외부 광학 클래딩(14)과의 굴절률차 △n3(23)로서 -10.0 x 10-3 내지 -5.0 x 10-3 사이의 값을 갖는다는 것을 나타낸다. 또한, 표 I는 전술한 바와 같은 함몰 트랜치의 면적분(V03)이 -55.0 x 10-3㎛ 내지 -30.0 x 10-3㎛ 사이이며, 전술한 바와 같은 함몰 트랜치의 체적 적분(V13)은 -1200 x 10-3㎛2 내지 -750 x 10-3 ㎛2 사이라는 것을 나타낸다.
바람직한 실시예에 따르면, 함몰 클래딩의 반경(r3)은 파이버의 제조 비용을 더 줄이기 위하여 15 ㎛로 제한될 수 있으며, 본 예의 모든 파이버들은 이를 준수한다. 사실상, 함몰 트랜치(13)는 플라즈마 화학기상증착(PCVD)으로 생산될 수 있 어서, 깊게 함몰된 클래딩을 형성하기 위하여 실리카에 다량의 불소를 포함시키도록 할 수 있다. 그러나, 튜브 및 PCVD 증착에 해당하는 파이버(10)의 부분은 가장 고가로서, 이 부분을 가능한 한 제한하여야 한다. 또한, 불소 도핑이 아니라 마이크로홀 또는 마이크로버블을 포함시킴으로써 함몰 트랜치(13)를 생성하는 것으로 상정할 수 있다. 그러나, 불소 도핑은 마이크로버블의 포함보다는 공업적 생산에 있어 여전히 더 제어하기 쉽다.
상기 정의된 면 및 체적 기준에 해당하는 함몰 트랜치(13)는 기존 파이버에 비하여 굴곡 손실이 대량 감소된다는 것과 1260 ㎚의 파장에서 LP11 모드의 누설 체제을 충분하게 일정하게 하는 것 사이에 양호한 상충점을 성취할 수 있도록 한다.
또한, 표 I에 있어서, 파이버의 바람직한 실시예는 중심 코어(11)와 함몰 트랜치(13) 사이에 중간 클래딩(12)을 갖는다. 이러한 중간 클래딩(12)은 코어 내의 광신호의 전파에 있어서 함몰 트랜치(13)의 효과를 제한할 수 있도록 한다. 표 I은 중간 클래딩(12)이 8.5㎛ 내지 9.7㎛ 사이의 반경(r2) 및 -0.1 x10-3 내지 0.6 x 10-3 사이의 광학 클래딩과의 굴절률차 △n2(22)를 갖는 것을 나타낸다. 표 I은 전술한 바와 같은 중간 클래딩의 면적분(V02)이 -0.5 x 10-3 ㎛ 내지 3.0 x10-3 ㎛ 사이라는 것을 나타낸다. 전술한 바와 같은 중간 클래딩의 체적 적분(V12)은 -6 x 10-3 ㎛2 내지 40 x 10-3 ㎛2 사이이다.
본 발명에 따른 파이버(10)의 중심 코어(11)는 중간 클래딩(12)과 결합하여, 특히, MFD 및 다색 확산성의 측면에서 G.652 및 G.657A 권고안을 준수하는 파이버의 광학 전송의 파라미터를 보장하도록 최적화된다. 이는 또한 다른 광학 시스템의 파이버들과의 호환성을 보장하는데 도움이 된다.
표 Ⅱ(이하)는 본 발명에 따른 파이버의 광전송 특성을 나타낸다. 제1 열은 표 I의 기준을 반복한다. 다음의 열들은 각각의 파이버 프로파일에 있어서 1310 ㎚ 및 1550 ㎚의 파장에 대한 MFD 값들, ZDW(Zero Dispersion Wavelength) 및 ZDS(Zero Dispersion Slope)를 제공한다.
표 Ⅱ
표 Ⅱ에 있어서, 본 발명에 따른 파이버(10)는 G.652 권고안의 기준에 해당하는 파이버들과 호환가능하다. 특히, 본 명세서에 개시된 파이버는 1310 ㎚에서 8.6 내지 9.5㎛ 의 표준화된 범위의 값의 모드 필드 직경(MFD), 1300 내지 1324 ㎚ 사이의 제로 확산 파장(ZDW), 및 0.092 ps/(nm2ㆍkm) 미만의 제로 확산 기울기(ZDS)를 갖는다. 이 값 각각은 G.652 권고안을 따른다.
반면, 표 Ⅲ(이하)에 도시된 바와 같이, 파이버는 1300 ㎚보다 크거나, 1350 ㎚ 보다 큰 유효 차단 파장 λceff (또는 표준 파이버 차단, 표 Ⅲ의 제 3열)을 갖는다. 전술한 바와 같이, 유효 차단 파장은 IEC 60793-44 표준의 하부 위원회 86A에 정의된 바와 같은 2 미터를 초과하여 파이버를 전파한 후 광신호가 싱글 모드가 되는 파장으로서 측정된다. 이러한 증가된 유효 차단 파장값은 1200과 1260 ㎚ 사이의 케이블 차단 파장값(λcc)(또는 표 Ⅲ의 제5열의 표준 케이블 차단)을 가져온다. 케이블 차단 파장은 IEC 60793-44 표준의 하부 위원회 86A에 정의된 바와 같은 22 미터의 파이버 전파후 광신호가 싱글 모드가 되는 파장으로서 측정된다. LP11 모드의 감쇄가 19.3 dB 이상인 때의 광신호가 싱글 모드이다. G.652 및 G.657 권고안 모두는 케이블 차단 파장에 대하여 1260 ㎚의 최대값을 부여한다.
본 명세서에 개시된 개선사항의 목적은, 광 시스템에 의해 시현되는 전송 대역폭 모두에서 사용될 수 있는 파이버, 즉, 1260 ㎚ 내지 1360 ㎚에 걸친 본래의 대역폭(OB: Original Bandwidth)으로부터 1624 ㎚를 넘은 초장파(UL: Ultra-long) 대역폭에 이르기 까지 싱글 모드 전파로 사용될 수 있는 파이버를 생산하는 것이다. 낮은 유효 차단 파장은 활용가능한 대역폭 전부에서 파이버를 사용할 수 있는 가능성을 보장하도록 한다.
그러나, 표 Ⅲ(이하)의 시뮬레이션에서는, 1260 ㎚의 파장으로부터 누설 모드에 따라서 바로 상위 차수의 LP11 모드가 전파되는 것을 나타낸다. 따라서, 본 명세서에 개시된 파이버는 본래의 대역폭(OB: 1260 내지 1360 ㎚)을 넘어서 싱글 모드 전송에서 사용될 수 있다.
표 Ⅲ(이하)는 본 발명에 따른 파이버의 차단 파장값 중 몇개를 나타낸다. 표 Ⅲ의 제1열은 표 I의 기준을 반복한다.
"이론상의 파이버 차단 파장(Theoretical Fiber Cutoff)" 열은 이론적인 차단 파장값을 제공하는 것으로서, LP11 모드의 안내된 전파와 LP11 모드의 누설 모드에서의 전파 사이의 전이 파장(transition wavelength)에 해당한다. 이 유효 차단 파장을 넘는 파장들을 처리하기 위하여, LP11 모드가 누설 모드에서 전파된다.
"표준 파이버 차단 파장(Standard Fiber Cutoff)" 열은 IEC 60793-1-44 표준의 하부 위원회 86A에 정의된 바와 같은 유효 차단 파장(λceff)에 해당한다.
"5m 파이버 차단 파장(5m Fiber Cutoff)" 열은 5미터를 초과하여 파이버 전파 후에 광신호가 더 이상 멀티 모드가 아닌 파장으로서 측정되는 차단 파장에 해당한다. 따라서, 이 값은 2 미터의 파이버 대신 5 미터를 초과하여 파이버 전파 후에 측정되는 유효 차단 파장에 해당한다.
"표준 케이블 차단 파장(Standard Cable Cutoff)" 열은 IEC 60793-1-44 표준의 하부 위원회 86A에 정의된 바와 같은 케이블 차단 파장 λcc에 해당한다. IEC 60793-1-44 표준의 하부 위원회 86A의 권고안에 따르면, 케이블 차단 파장(λcc)은 2개의 40 ㎜의 반경 루프에 파이버를 위치시키고, 140 ㎜의 반경을 갖는 심축(mandrel) 상에서 파이버의 나머지(즉, 파이버의 21.5 meter)를 배치함으로써 결정된다. 이러한 차단 파장은 본 발명에 따르면 1260 nm 이하이어야 한다. 비교예 7은 이러한 요구사항을 준수하지만, 직선 케이블 차단 위를 여기서 고려하면 다소 너무 높기 때문에, 본 발명의 범주외의 것에 해당한다.
"직선 케이블 차단 파장(Straight Cable Cutoff)" 열은 파이버를 각각 40 ㎜ 반경을 갖는 2개의 루프에 위치시키고, 파이버의 나머지(즉, 파이버의 21.5 meter)를 가상적으로 직선으로 배치함으로써 결정되는 케이블 차단 파장에 해당한다. 이 차단 파장은 본 발명에 따르면 1260 nm 이하이어야 한다. 비교예 9, 10, 및 12는 이 요구사항을 준수하지만, 표준 케이블 차단 파장을 고려하면 다소 너무 높기 때문에, 본 발명의 범주외의 것에 해당한다. 모든 비교예들은, 1260 nm 보다 다소 높은 표준 차단 또는 1260 nm 보다 다소 높은 직선 케이블 차단 파장을 제공하므로, 본 발명의 범주외의 것에 해당한다.
"22 m 이후의 LP11 LL @1260 (LP11 LL @1260 after 22m)" 열은 가상적으로 직선인 파이버를 22 meter 이상 전파후 LP11 모드의 누설 손실을 나타낸다.
"길이 - 19.3 dB LP11 LL @1260 nm" 열은, 파이버를 가상적으로 직선으로 유지하여 19.3 dB와 동일한 LP11 모드의 누설 손실을 성취하는데 필요한 파이버의 길이를 나타낸다. 이는 G.652 및 G.657 권고안의 의미 내에서 가상적으로 직선으로 배치된 파이버가 싱글 모드인 거리를 나타낸다.
표 Ⅲ
표 Ⅲ에서, 즉, IEC 60793-1-44 표준의 하부위원회 86A의 권고안에 따라서 측정된 표준 유효 차단 파장(λceff)은 1300 nm보다 크다. 마찬가지로, 표 Ⅲ에서, IEC 60793-44 표준의 하부위원회 86A의 권고안에 따라서 측정된 표준 케이블 차단 파장(λcc)은 1200 ㎚ 내지 1260 ㎚ 사이, 즉, G.652 및 G.657 권고안에 의해 부과되는 1260 ㎚의 한계를 준수한다.
표 Ⅲ에서, LP11 모드는 1260 ㎚의 파장으로부터 대폭 감쇄된다. 사실상, "이론적인" 파이버 차단 파장은 1250 ㎚ 이하이다. 따라서, 더 높은 차수의 LP11 모드가 본 파장에서의 누설 모드 체제에서 전파되며, 기본 모드만이 1260 ㎚의 파장으로부터 본 발명의 파이버에서 안내되도록 유지된다.
마찬가지로, 표 Ⅲ에서, 파이버 차단 파장은 단지 5 meter 파이버 내에서 전파 후에 대폭 감소된다. 따라서, 파이버의 5 meter 초과하여 전파 후에 광신호가 싱글 모드가 되는 파장으로서 측정되는 차단 파장은, 본 발명에 따른 파이버에 대하여 1240 ㎚ 내지 1310 ㎚ 사이이다.
또한, 표 Ⅲ은 LP11 모드가 22 meter 전파 후에 이미 감쇄된 것을 명백하게 나타낸다. 특히, 본 발명에 따른 파이버(10) 내의 LP11 모드의 감쇄는 파이버가 가상적으로 직선으로 배치된 경우 SSMF 파이버 내의 LP11 모드의 감쇄보다도 크다. 사실상, SSMF 파이버에 있어서, LP11 모드를 크게 감쇄시키도록 하는 것은 굴곡(bend)이다. 따라서, 파이버는 1260 ㎚의 파장에서 직선 파이버에서 22 meter 전파 후에 5dB 를 초과하는 LP11 모드의 감쇄를 갖는다.
또한, 표 Ⅲ은 권고안에 의해 부과되는 케이블 차단에 따라서 22 meter 미만으로 전파한 후에 LP11 모드의 적어도 19.3 dB의 감쇄가 비교적 빠르게 성취되는 것을 나타낸다.
또한, 유효 차단 파장의 증가는 상기 정의된 바와 같이 MAC의 값을 증가시키도록 하며, 결과적으로 굴곡 손실을 감소시킨다.
표 IV (이하)는 본 명세서에 개시된 바와 같은 파이버의 바람직한 실시예의 굴곡 손실값을 나타낸다. 표 IV의 제1 열은 표 I의 기준을 반복한다. 다음의 4개의 열은 1550 ㎚의 파장에서 15, 10, 7.5, 및 5 ㎜의 곡률 반경 각각에 대한 굴곡 손실값(PPC)들을 나타낸다. 다음의 4개의 열은 1625 ㎚의 파장에서 15, 10, 7.5, 및 5 ㎜의 곡률 반경 각각에 대한 굴곡 손실값(PPC)들을 나타낸다.
마지막 열은, G.657B 권고안에 의해 부과되는 한계에 대한, 본 발명에 따른 파이버에 의한 굴곡 손실의 증가의 크기의 순서를 나타낸 FOM(Factor of Merit)을 갖는다. 따라서, 표 IV의 FOM은 측정된 각각의 곡률 반경에 대한 본 발명의 파이버의 굴곡 손실과 G.657B 표준에 의해 부과되는 상한과의 사이의 비율의 평균으로서 정의된다. 모든 예들은 1 이하의 FOM을 나타내며, 따라서, 그들 모두는 G.657B의 굴곡 손실 권고안을 준수한다.
표 IV는 제1 라인에서 각각의 곡률 반경에 대하여 1550 ㎚ 및 1625 nonometer의 파장에 있어서 G.657B 권고안에 의해 부과되는 굴곡 손실 한계값을 나타낸다.
표 IV
표 IV에서, 본 발명에 따른 프로파일에 해당하는 파이버의 굴곡 손실들은 명백하게 G.657B 표준에 의해 부과되는 한계보다 작다. 다만, 예 1의 15 ㎜의 곡률 반경에서 1625 ㎚에서의 굴곡 손실은 권고안과 동일하다.
따라서, 상기 개시된 파이버는, 1550 ㎚의 파장에 있어서 G.657B 권고안에 의해 부과되는 3 x 10-3 dB/turn의 한계에 비하여 15 ㎜의 곡률 반경에 대하여 3 x 10-3 dB/turn, 바람직하게는, 0.25 x 10-3 dB/turn 미만의 굴곡 손실을 갖는다. 파이버는, G.657B 권고안에 의해 부과되는 0.1 dB/turn의 한계에 비하여, 10 ㎜의 곡률 반경에 대하여 3 x 10-2 , 바람직하게는, 7.5 x 10-3 dB/turn 이하의 굴곡 손실을 더 갖는다. 굴곡 손실은 G.657B 권고안에 의해 부과되는 0.5 dB/turn의 한계에 비하여, 7.5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.05 dB/turn 이하이며, 5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.15 dB/turn 미만, 바람직하게는, 0.10 dB/turn 이하이다.
마찬가지로, 본 발명에 따른 파이버는 1625 ㎚의 파장에 있어서 G.657B 권고안에 의해 부과되는 10-2 dB/turn의 한계에 비하여, 15 ㎜의 곡률 반경에 대하여 10-2 dB/turn 미만, 바람직하게는, 1.5 x 10-3 dB/turn 미만의 굴곡 손실을 시현한다. 굴곡 손실은 G.657B 권고안에 의해 부과되는 0.2 dB/turn의 한계에 비하여, 10 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.1 dB/turn 이하, 바람직하게는, 25 x 10-3 dB/turn 이하이다. 파이버는 G.657B 권고안에 의해 부과되는 1 dB/turn의 한계에 비하여, 7.5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.15 dB/turn 이하, 바람직하게는, 0.08 dB/turn 이하의 굴곡 손실, 및 5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.25 dB/turn 이하의 굴곡 손실을 시현한다.
본 명세서에 개시된 파이버는, 파이버가 광학 박스의 소형화 또는 스테이플 대신에 파이버를 유지하것으로 인하여 큰 굴곡 응력을 감당하는, FTTH 형의 가입자 댁내에 장착된 광 시스템에서 사용하기에 적합하다. 파이버는 특히 콤팩트 광학 박스에 위치될 수 있다. 사실상, 광파이버는 15 ㎜ 보다 작은 곡률 반경, 예를 들어, 약 5 ㎜의 곡률 반경으로 배치될 수 있다. 파이버는 특히 양호한 Fiber-to-Fiber 결합에 대한 MFD의 측면에서 기존 시스템의 파이버와 호환가능하다. 차단 파장의 증가는 1260 ㎚의 파장으로부터 LP11 모드의 큰 감쇄로 인하여 해로운 것은 아니다.
그 각각의 전체가 본 명세서에 참조로서 포함되는, 공동 지정된 미국특허출원 제60/986,737호 "Microbend Resistant Optical Fiber (Overton)" 및 공동 지정된 미국특허출원 제61/041,484호 "Microbend Resistant Optical Fiber (Overton)"에 명기된 바와 같이, 굴곡에 민감하지 않은 글래스 파이버(예컨대, 상표명 BendBrightXS®로 활용가능한 Draka Comteq의 싱글 모드 글래스 파이버(single-mode glass fibers))와 매우 낮은 계수(modulus)를 갖는 1차 코딩(예컨대, 상표명 DeSolite® DP 1011에서 제공되는 DSM Desotech의 자외선 경화 우레탄 아크릴레이트 제품(UV-curable urethane acrylate product))을 짝지움으로써, 예외적으로 낮은 손실을 갖는 광파이버를 성취한다(예컨대, 종래의 코팅 시스템을 채용한 싱글 모드 파이버와 비교하여 적어도 10배의 마이크로벤드 감도의 감소). 따라서, 본 발명의 싱글 모드 광파이버와 함께 미국특허출원 제60/986,737호 및 제61/041,484호에 개시된 코팅을 채용하는 것 또한 본 발명의 범주 내에 있다.
이와 관련하여, 실온에서도 싱글 모드 파이버에 영향을 미치는 마이크로벤딩 응력 상황을 제공하는, IEC의 고정 직경의 샌드페이퍼 드럼 테스트(즉, IEC TR6222, Method B, 40-micron grade sandpaper)에 따라서 마이크로벤딩이 분석될 수 있다. IEC TR6222 마이크로벤딩 감도 기술 보고서 및 표준 테스트 절차(예컨대, IEC TR6222, Method B (고정 직경의 샌드페이퍼 드럼) 및 Method D(basketweave))는 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 출원은 또한 참조로서, 각각 광 파이버를 나타내는, 이하의 공동 지정된 특허, 특허출원, 및 특허출원 공보를 포함한다: 미국 특허 제4,838,643호 "Single Mode Bend Insensitive Fiber for Use in Fiber Optic Guidance Applications" (Hodges et al.), 미국특허출원 공보 제2007/0127878 A1호 및 그 관련 미국특허출원 제11/556,895호 "Single Mode Optical Fiber" (de Montmorillon et al.); 미국특허출원 공보 US2007/0280615 A1 호 및 그 관련 미국특허출원 제11/697,994호 "Singel Mode Optical Fiber" (de Montmorillon et al.); 미국 특허 제7,356,234호 및 그 관련 미국특허출원 공보 제11/743,365호 "Chromatic Dispersion Compensating Fiber" (de Montmorillon et al.); 미국특허출원 공보 제2008/0152288 A1 호 및 그 관련 미국특허출원 제11/999,333호 "Optical Fiber" (Flammer et al.); 및 미국특허출원 제61/101,337호 "Single Mode Optical Fiber" (de Montmorillon et al.).
본 발명에 따른 광파이버는 하나 이상의 코팅층(예컨대, 1차 코팅 및 2차 코팅)을 더 포함할 수 있다. 코팅층 중 적어도 하나(통상 2차 코팅)는 컬러화되거 나, 및/또는 개개의 파이버를 식별하는데 도움이 되도록 다른 표시를 갖는다. 다르게는, 제3의 잉크층이 1차 및 2차 코팅을 감싸고 있을 수 있다.
본 발명에 따른 광파이버는 이하에 개시되는 일례의 구조와 같은 다양한 구조에서 전개될 수도 있다.
예를 들어, 하나 이상의 본 발명의 파이버는 버퍼 튜브 내에 밀봉될 수도 있다. 예를 들어, 싱글 파이버 루스 버퍼 튜브(loose buffer tube) 또는 멀티 파이버 루스 버퍼 튜브 어느 것에서도 광파이버가 전개될 수도 있다. 후자에 있어서, 다수의 광파이버들이 버퍼 튜브 또는 기타의 구조 내에서 묶여질 수 있다. 이에 관하여, 멀티 파이버 루스 버퍼 튜브 내에서, 파이버 서브 번들들이 바인더들로 분리될 수 있다(예컨대, 각 파이버 서브 번들은 바인더에 밀봉됨). 또한, 이러한 루스 버퍼 튜브의 종단에 팬-아웃 튜빙이 장착되어, 현장에서 장착되는 커넥터에서 루스 버퍼링된 광파이버들을 직접 종단시킬 수 있다.
다른 실시예로서, 버퍼 튜브는 최외곽 광파이버 코팅을 조밀하게(tightly) 감싸고 있거나(즉, 조밀하게 버퍼링된 파이버), 그렇지 않다면, 최외곽 광파이버 코팅 또는 잉크 코팅을 감싸고 있어, 약 50 내지 100 micron 사이의 예시적인 반경 방향의 여유(즉, 반조밀하게(semi-tightly) 버퍼링된 파이버)를 제공할 수 있다.
전자의 조밀하게 버퍼링된 파이버에 있어서, 경화성 조성(예컨대, 자외선 경화 재료) 또는 열가소성 재료을 갖는 광파이버를 코팅함으로써 버퍼링이 형성된다. 조밀한 버퍼 튜브의 외경은 경화성 또는 비경화성 재료로 버퍼 튜브가 형성되어 있는지에 무관하게 통상적으로 약 1000 micron 보다 작다(예컨대, 약 500 micron 또 는 약 900 micron).
후자의 반조밀하게 버퍼링된 파이버에 있어서, 광파이버와 버퍼 튜브 사이에 윤활제가 포함될 수 있다(예컨대, 활주층(gliding layer)을 제공함).
당업자에 대하여 공지된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 바와 같은 일례의 버퍼 튜브 밀봉 광파이버가, 불화 폴리올레핀을 포함하는 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌), 폴리에스터(예컨대, 폴리부틸렌 테레프탈레이트), 폴리아미드(예컨대, 나일론), 및 기타의 폴리머 재료와 그 혼합물로 형성될 수 있다. 일반적으로, 버퍼 튜브는 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 층들은 균질성(homogeneous)일 수 있으며, 또는 각 층 내에 다양한 재료의 혼합물 또는 화합물을 포함할 수 있다.
이러한 맥락에서, 버퍼 튜브는 압출(extrusion)(예컨대, 압출된 폴리머 재료) 또는 인발(pultrusion)(예컨대, 인발된 파이버 강화 플래스틱)될 수 있다. 일례로서, 버퍼 튜브는 고온의 화학 저항을 제공하기 위한 재료(예컨대, 방향성 재료 또는 폴리술폰 재료)를 포함할 수 있다.
버퍼 튜브는 통상 원형의 단면을 갖지만, 버퍼 튜브는 다르게는 불규칙하거나 비원형의 형태를 가질 수 있다(예컨대, 타원형 또는 사다리꼴 단면).
다르게는, 본 발명의 광파이버 중 하나 이상은 외부 보호 피복(sheath)에 의해 둘러싸이거나 차폐된 금속 튜브 내에 캡슐화될 수 있다. 어느 구조에서든지, 중간 버퍼 튜브가 반드시 요구되는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 다수의 광파이버들은 협지되거나, 캡슐화되거 나, 및/또는 가장자리가 접착되어 광파이버 리본을 형성할 수도 있다. 광파이버 리본은 하부유닛들로 분할될 수 있다(예컨대, 6개의 파이버 하부유닛들로 분할될 수 있는 12개의 파이버 리본). 또한, 복수의 이러한 광파이버 리본들은 통합되어, 다양한 크기와 형태를 가질 수 있는 리본 스택을 형성할 수 있다.
예를 들어, 직사각형의 리본 스택 또는 최상위 및 최하위 광파이버 리본이 스택의 중앙을 향하는 리본 보다 더 작은 수의 광파이버를 갖는 리본 스택을 형성할 수 있다. 이러한 구성은 버퍼 튜브 및/또는 케이블 내의 광학 소자(예컨대, 광파이버)의 밀도를 증가시키는데 유용할 수 있다.
일반적으로, 다른 제한요소들(예컨대, 케이블 또는 중간-스팬 감쇄)에 속하는 버퍼 튜브 또는 케이블 내에 전송 소자들의 충진도를 증가시키는 것이 바람직하다. 광학 소자들 자체는 팩킹 밀도를 증가시키도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 광파이버는 마이크로벤딩 및 매크로벤딩 특성을 향상시키기 위하여 개선된 굴절률 프로파일, 코어, 또는 클래딩 치수, 또는 1차 코팅 두께 및/또는 계수(modulus) 등의 변형된 특성을 가질 수 있다.
일례로서, 중앙의 트위스트(즉, "1차 트위스트")를 갖거나 갖지 않는 직사각형 리본 스택이 형성될 수 있다. 당업자라면, 리본 스택은 감기(winding), 장착, 및 사용 중에 과도한 기계적 응력을 광파이버에 가하지 않고서, 튜브 또는 케이블을 굽힐 수 있도록 통상 회전 트위스트로 제조된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 구조적인 변형으로서, 코일형의 구성(예컨대, 나선형(helix) 또는 파동형의 구성(예컨대, 정현파형)으로 트위스트된(또는 트위스트되지 않은) 직사각형 리본 스택 이 더 형성될 수 있다. 즉, 리본 스택은 규칙적인 "2차" 변형(deformation)을 가질 수 있다.
당업자라면 이해할 수 있듯이, 이러한 광파이버 리본들은 버퍼 튜브를 갖는 또는 버퍼 튜브가 없는 케이블 등의 다른 주변 구조 내에 위치될 수 있다. 특정의 제한요소(예컨대, 감쇄)에 있어서, 버퍼 튜브 및/또는 광파이버 케이블 내에 광파이버 또는 광파이버 리본 등의 소자들의 밀도를 증가시키는 것이 바람직하다.
광파이버를 포함하는 복수의 버퍼 튜브들(예컨대, 루스한 또는 리본화된 파이버들)은 중앙 강도 부재 주변에서 인접하게 외부에 배치되어 스트랜딩(stranded) 수 있다. 이러한 스트랜딩(stranding)은 "S" 또는 "Z" 스트랜딩으로 알려진 바와 같은 일방향으로 나선형으로 꼬기, 또는 "S-Z" 스트랜딩으로 알려진 역방향으로 발진하는 층 꼬기(Reverse Oscillated Lay Stranding)로 수행될 수 있다. 중앙 강도 부재 주위로 스트랜딩하는 것은 장착 및 사용중에 케이블 변형(cable strain)이 발생하는 경우 광파이버 변형을 감소시킨다.
당업자라면, 장착 또는 동작 상태 중에 인장 케이블 변형 및 길이방향 압축 케이블 변형 양측 모두에 대한 파이버 변형을 최소화하는 장점을 이해할 수 있을 것이다.
장착 중에 발생할 수 있는 인장 케이블 변형에 있어서, 케이블이 더 길게 될 수 있는 한편, 케이블의 중립축에 더 가깝게 광파이버가 이동할 수 있어서, 만일 제거되지 않으면, 광파이버로 전이되는 변형을 감소시키게 된다. 케이블 성분의 수축으로 인한 낮은 동작 온도에서 발생할 수 있는 길이방향 압축 변형에 있어서, 광파이버들은 케이블의 중립축으로부터 더 멀리 이동하여, 만일 제거되지 않으면 광파이버에 전이되는 압축 변형을 감소시키게 된다.
일 변형예에 있어서, 버퍼 튜브의 2개 이상의 실질적으로 동심의 층들이 중앙 강도 부재 주위에 배치될 수 있다. 또 다른 변형예에 있어서, 다수의 스트랜딩 소자(예컨대, 강도 부재 주위에 스트랜딩된 다수의 버퍼 튜브)들이 서로의 주변 또는 1차 중앙 강도 부재 주위에서 서로 스트랜딩될 수 있다.
다르게는, 광파이버들(예컨대, 루스한 또는 리본화된 파이버들)을 포함하는 복수의 버퍼 튜브들이 중앙 강도 부재에 인접하여 외부에 위치될 수 있다(즉, 버퍼 튜브들은 특정한 방법으로 중앙 강도 부재 주위에 의도적으로 스트랜딩되거나 배치되지 않으며, 중앙 강도 부재에 실질적으로 평행하게 연장됨).
다르게는, 본 발명의 광파이버들이 중앙 버퍼 튜브와 함께 위치될 수 있다(즉, 중앙 버퍼 튜브 케이블이 중앙 강도 부재 없이 중앙 버퍼 튜브를 가짐). 이러한 중앙 버퍼 튜브 케이블은 강도 부재를 다른 곳에 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 금속성 또는 비금속성 강도 부재(예컨대, GRP)가 케이블 피복 자체 내에 배치되거나, 및/또는 하나 이상의 고강도 방직층(예컨대, 아라미드 또는 비아라미드 방직물)이 중앙 버퍼 튜브에 평행하게 배치되거나, 중앙 버퍼 튜브 주위에(즉, 케이블의 내부 공간 내에) 랩핑(wrapping)될 수 있다(예컨대, 반나선형(contrhelically)). 마찬가지로, 강도 부재가 버퍼 튜브의 케이스 내에 포함될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 광파이버들이 슬롯형의 코어 케이블 내에 위치될 수 있다. 슬롯형 코어 케이블에 있어서, 개개의 광파이버 또는 파이버 리본으로서의 광파이버들이 중앙 강도 부재의 표면 상의 미리 형성된 나선형 홈(즉, 채널) 내에 위치되어 슬롯형 코어 유닛을 형성할 수 있다. 슬롯형 코어 유닛은 버퍼 튜브에 의해 밀봉될 수 있다. 이러한 슬롯형 코어 유닛 중 하나 이상은 슬롯형 코어 케이블 내에 위치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 슬롯형 코어 유닛들이 중앙 강도 부재 주위에 나선형으로 스트랜딩될 수 있다.
다르게는, 광파이버들은 또한 중앙 강도 부재 주위가 아니라 대형의 다중파이버 루스 버퍼 튜브 내에서 서로의 주위에서 스트랜딩되는 맥시튜브 케이블 디자인(maxitube cable design)으로 스트랜딩될 수도 있다. 즉, 대형의 다중케이블 루스 버퍼 튜브가 맥시튜브 케이블 내의 중앙에 배치된다. 예를 들어, 이러한 맥시튜브 케이블들은 광학 접지 배선(OPGW: optical ground wires)에 전개될 수 있다.
또 다른 케이블링 실시예에 있어서, 다수의 버퍼 튜브들이 중앙 부재없이 서로의 주위에서 스트랜딩될 수 있다. 이렇게 스트랜딩된 버퍼 튜브들은 보호 튜브에 의해 둘러싸일 수 있다. 보호 튜브는 광파이버 케이블의 외부 케이스로서 기능하거나, 또한 외부 피복에 의해 더 둘러싸일 수 있다. 보호 튜브는 스트랜딩된 버퍼 튜브들을 조밀하게(tightly) 또는 루스하게(loosely) 둘러싸고 있을 수 있다.
당업자라면 이해할 수 있듯이, 케이블 코어 내에 추가의 소자들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 구리 케이블 또는 기타의 능동 전송 소자들이 스트랜딩되거나, 그렇지 않으면, 케이블 피복 내에 번들링(bundling)될 수 있다. 버퍼 튜브의 내벽과 밀봉된 광파이버들 사이 등에 수동 소자들이 또한 케이블 코어 내에 위치될 수 있다. 다르게는, 일례에 있어서, 버퍼 튜브의 해당 외벽들과 케이블 자켓의 내벽 사이 버퍼 튜브 외부에, 또는 버퍼 튜브가 없는 케이블의 내부 공간 내에 수동 소자들이 위치될 수 있다.
예를 들어, 수분 차폐를 제공하기 위하여 및/또는 광파이버를 주변의 버퍼 튜브 및/또는 케이블 재킷팅에 결합하도록(예컨대, 접착, 마찰, 및/또는 압축을 통해), 방직물(yarns), 부직포(nonwoven), 직물(fabircs)(예컨대, 테이프), 발포재(foams), 또는 흡습성 재료를 포함하거나 및/또는 흡습성 재료로 코팅된 기타 재료들(예컨대, SAP(Super Absorbent Polymer) 및 SAP 파우더를 포함함)이 채용될 수 있다. 일례의 흡습성 소자들이 공동 지정된 미국특허출원 공보 제2007/0019915 A1호 및 그 관련 미국특허출원 제11/424,112호 "Water Swellable Tape, Adhesive-Backed for Coupling When Used Inside a Buffer Tube (Overton et al.)"에 개시되어 있으며, 그 각각이 전체로서 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
또한, 소자들을 버퍼 튜브에 결합하기 위하여 하나 이상의 수동 소자들(예컨대, 흡습성 재료) 상에 접착제(예컨대, 핫-멜트 접착제 또는 화학 방사선에 노출시켜 교차 결합되는 실리콘 아크릴레이트 등의 경화성 접착제)가 제공될 수 있다. 흡습성 소자를 버퍼 튜브 내의 광파이버들에 결합하기 위하여 접착 재료가 사용될 수도 있다. 이러한 소자들의 일례의 구성이 공동 지정된 미국특허출원 공보 제2008/0145010 A1호 "Gel-Free Buffer Tube with Adhesively Coupled Optical Element (Overton et al.)"에 개시되어 있으며, 그 전체가 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
버퍼 튜브(또는 버퍼-튜브 없는 케이블)들은 또한 광파이버들과 버퍼 튜브의 내벽들 사이에 요변성(thixotropic) 성분을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 버퍼 튜브 내의 자유 공간을 수분 차단성의 석유 기반의 충진 그리스로 충진함으로써, 수분의 침입을 차단하는데 도움이 된다. 또한, 요변성 충진 그리스는 광파이버들을 주변의 버퍼 튜브에 기계적으로(즉, 점성적으로) 결합시킨다.
이러한 요변성 충진 그리스는 비교적 무겁고 지저분하여, 연결 및 접합(connection and splicing) 동작을 방해한다. 따라서, 본 발명의 광파이버들은 건성 케이블 구조(즉, 그리스가 없는 버퍼 튜브)에 전개될 수 있다.
요변성 충진 그리스가 없는 일례의 버퍼 튜브 구조가 공동 지정된 미국특허출원 제12/146,588호 "Coupling Composition for Optical Fiber Cables(2008년 6월 26일자, Parris et al.)"에 개시되어 있으며, 그 전체가 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다. 이러한 버퍼 튜브들은 고분자 중량 엘라스토머 폴리머(예컨대, 약 35 중량 백분율 이하)와 저온에서 흐르는 오일(예컨대, 약 65 중량 백분율 이상)의 혼합물로 구성되는 결합 성분을 채용한다. 요변성 충진 그리스와는 달리, (예컨대, 점착성 겔 또는 발포재로 채용되는) 결합 성분은 통상 건성이며, 따라서, 접합(splicing) 중에 덜 지저분하다.
당업자라면 이해할 수 있듯이, 본 명세서에 개시된 바와 같은 케이블 밀봉 광파이버는 다양한 설계의 다양한 재료로 형성되는 피복을 가질 수 있다. 케이블 피복은, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리아미드(예컨대, 나일론), 폴리에스터(예컨대, PBT), 플루오르화 플라스틱(예컨대, 퍼 플루오레틸렌 프로필렌, 폴리비닐 플루오라이드, 또는 폴리비닐리덴 디플루오라이드), 및 에틸렌 비닐 아세테이트 등의 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 피복 및/또는 버퍼 튜브 재료는 또한 핵제(nucleating agent), 난연제(flame retardant), 방염제(smoke-retardant), 항산화제(antioxidant), 자외선 흡수제(UV absorber), 및/또는 가소제(plasticizer) 등의 기타의 첨가제를 포함할 수 있다.
케이블 피복은 케이블 피복에 의해 제공되는 강도 및 보호(예컨대, 설치류로부터)를 향상시키기 위하여 사용될 수 있는 보충 구조 성분을 갖거나 갖지 않는 유전성 재료(예컨대, 비도전성 폴리머)로 형성되는 단일 재킷일 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 유전성 재킷과 함께 하나 이상의 금속층(예컨대, 강철(steel)) 테이프가 케이블 피복을 형성할 수 있다. 금속성 또는 파이버글래스 강화 막대(예컨대, GRP)가 또한 피복에 포함될 수 있다. 또한, 다양한 피복 재료 아래에(예컨대, 케이블 피복과 케이블 코어 사이) 아라미드, 파이버글래스, 또는 폴리에스터 방직물이 채용될 수 있으며, 예를 들어, 케이블 피복 내에 립코드(ripcord)가 위치될 수 있다.
버퍼 튜브와 마찬가지로, 광파이버 케이블 피복은 통상적으로 원형의 단면을 갖지만, 케이블 피복은 다르게는 불규칙하거나 원형이 아닌 형태를 가질 수도 있다(예컨대, 타원형, 사다리꼴, 또는 평평한 단면).
일례로서, 본 발명에 따른 광파이버는 MDU(Multiple Dwelling Unit) 적용예에서 채용되는 바와 같은 싱글 파이버 드롭 케이블(single-fiber drop cable)에 포함될 수 있다. 이와 같은 전개에 있어서, 케이블 재킷팅은 코드를 구축함으로써 요구되는 만큼 내파열성(crush resistance), 내마모성(abrasion resistance), 내관통성(puncture resistance), 열안정성, 및 내화성(fire resistance)을 시현해야 한다. 이러한 케이블 재킷을 위한 일례의 재료로서는 열적으로 안정한 내연성의 폴리우레탄(PUR)이 있으며, 이는 기계적으로 광파이버를 보호하며, MDU 장착을 용이하게 할 정도로 충분히 유연성이 있는 것이다. 다르게는, 내연성 폴리올레핀 또는 폴리비닐 클로라이드 피복이 사용될 수도 있다.
일반적으로 당업자라면 이해할 수 있듯이, 강도 부재는 통상 막대 형태이거나, 꼬아서 만들거나/나선형으로 감아서 만든 와이어 또는 파이버로 형성되며, 기타의 구성이 당업자에 공지되어 있다.
개시된 바와 같이 광파이버를 포함하는 광파이버 케이블은, 드롭(drop) 케이블, 분배 케이블, 피더(feeder) 케이블, 트렁크 케이블, 및 스터브 케이블 등을 포함하여 다양하게 전개될 수 있으며, 그 각각은 변화하는 동작 요구사항을 가질 수 있다(예컨대, 온도 범위, 내파열성, 내자외성, 및 최소 굴곡 반경).
이러한 광파이버 케이블들은 덕트, 마이크로덕트, 강제 환기구(plenums), 또는 수직도관(risers) 내에 장착될 수 있다. 일례로서, 풀링(pulling) 또는 블로잉(blowing)에 의해(예컨대, 압축 공기를 사용하여) 기존의 덕트 또는 마이크로덕트 내에 광파이버 케이블이 장착될 수 있다. 일례의 케이블 장착 방법이 공동 지정된 미국특허출원 공보 제2007/0263960호 "Coomunication Cable Assembly and Installation Method (Lock et al.)" 및 미국특허출원 제12/200,095호 "Modified Pre-Ferrulized Communication Cable Assembly and Installation Method(2008년 8 월 28일자, Griffioen et al.)"에 개시되어 있으며, 그 각각은 전체가 참조로 본 명세서에 포함되어 있다.
전술한 바와 같이, 광파이버를 포함하는 버퍼 튜브(예컨대, 루스한 또는 리본화된 파이버)가 스트랜딩될 수 있다(예컨대, 중앙 강도 부재 주위에). 이러한 구성에 있어서, 광파이버 케이블의 보호 외부 피복은 기저의 버퍼 튜브의 스트랜딩된 형태를 반복하는 방식으로 케이블을 따라서 길이방향으로 주기적으로 변화하는 직조된(textured) 외부 표면을 가질 수 있다. 보호 외부 피복의 직조된 프로파일은 광파이버 케이블의 블로잉 성능을 향상시킬 수 있다. 직조된 표면은 케이블과 덕트 또는 마이크로덕트 사이의 접촉 표면을 감소시키며, 블로잉 매체(예컨대, 공기)와 케이블 간의 마찰을 증가시킨다. 보호 외부 피복은 낮은 마찰계수의 재료로 형성되어, 블로잉된 장착(blown installation)을 용이하게 할 수 있다. 또한, 보호 외부 피복에는 블로잉된 장착을 더 용이하게 하기 위한 윤활제가 제공될 수 있다.
일반적으로, 긴 거리의 블로잉 성능을 만족스럽게 성취하기 위하여(예컨대, 약 3,000 내지 5,000 피트 또는 그 이상), 광파이버 케이블의 외부 케이블 직경은 덕트 또는 마이크로덕트의 내부 직경의 약 70 내지 80% 보다 더 커야한다.
공기를 블로잉하는(air blown) 파이버 시스템에 있어서 본 발명에 따라서 광파이버를 장착하기 위하여 압축 공기가 사용될 수 있다. 블로잉된 파이버 시스템에 있어서, 충진되지 않은 케이블 또는 마이크로덕트의 네트워크가 광파이버의 장착전에 장착된다. 광파이버가 이어서 장착된 케이블에 필요한 만큼 블로잉되어 네 트워크의 변화하는 요구사항들을 지원할 수 있다.
또한, 광파이버 케이블은 땅속에 직접 매립되거나, 공중의 케이블로서, 폴(pole) 또는 파일론(pylon)으로부터 매달려 있을 수도 있다. 공기중의 케이블은 지지체(예컨대, 메신저 와이어(messenger wire) 또는 기타의 케이블)에 자체 지지되거나, 안착되거나, 배선될 수 있다. 일례의 공기중 광파이버 케이블로서는, OPGW(Overhead Ground Wires), ADSS(All-Dielectric Self-Supporting) 케이블, AD-Lash(All dielectric Lash) 케이블, 및 피켜-8(Figure-Eight) 케이블이 있으며, 그 각가은 당업자에 공지되어 있다. 피겨-8 케이블 및 그 설계는 덕트에 직접 매립 또는 장착될 수 있으며, 옵션으로서, 금속 검출기로 검출될 수 있도록 금속 와이어 등의 토닝 소자(toning element)를 포함할 수 있다.
또한, 광파이버는 외부 케이블 피복에 의해 더 보호될 수도 있지만, 광파이버 자체가 브레이크아웃(breakout) 케이블 내에 광파이버가 포함될 수 있도록 더 강화되어, 개개의 광파이버의 개별 라우팅(individual routing)을 허용할 수 있다.
본 발명의 광파이버를 전송 시스템에서 효과적으로 채용하기 위하여, 네트워크 내의 다양한 포인트에서 연결(connection)이 요구된다. 광파이버 연결은 통상 퓨전 스플라이싱(fusion splicing), 기계적 스플라이싱(mechanical splicing), 또는 기계적 커넥터(connector)로 이루어진다.
커넥터의 교접 단부들은 네트워크로 장착하기 전에 공장에서 또는 현장에서(예컨대, 네트워크 위치에서) 파이버 단부에 장착될 수 있다. 커넥터의 단부는 파이버들을 서로 연결하거나 파이버들을 수동 또는 능동 성분들에 연결하기 위하여 현장에서 교접된다. 예를 들어, 특정의 광파이버 케이블 어셈블리(예컨대, 분기 어셈블리(furcation assembly))가 다중 광파이버 케이블로부터 개개의 광파이버를 분리하여 보호적인 방법으로 커넥터에 이송할 수 있다.
이러한 광파이버 케이블의 전개는 보충 장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광신호를 개선하기 위하여 증폭기가 포함될 수 있다. 다색 확산성 및 편광 모드 확산성의 효과를 감소하기 위하여 확산 보상 모듈이 장착될 수 있다. 스플라이스 박스(splice box), 축대(pedestal), 및 분배 프레임(distribution frame)이 마찬가지로 포함될 수 있다. 추가의 소자들로서는, 예를 들어, 원격 단말 스위치, 광네트워크 유닛, 광 스플리터, 및 중앙국 스위치를 포함한다.
본 발명에 따른 광파이버를 포함하는 케이블은 통신 시스템(예컨대, 네트워킹 또는 원격통신)에서 사용하기 위하여 전개될 수 있다. 통신 시스템으로서는, 롱-홀(long-haul) 또는 메트로(metro) 아키텍처 뿐만 아니라 FTTN(Fiber-to-the-node), FTTE(Fiber-to-the-telecommuncations), FTTC(Fiber-to-the-curb), FTTB(Fiber-to-the-building), 및 FTTH(Fiber-to-the-home), 등의 광파이버 케이블 아키텍처를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광파이버는, 이에 한하지는 않지만, 광파이버 센서 또는 조명 적용예(예컨대, 조명 장치)를 포함하는 다른 적용예에서도 사용될 수 있다.
상세한 설명과 도면에 있어서, 본 발명의 전형적인 실시예들을 개시하였다. 본 발명은 이러한 예시적인 실시예에 한하는 것이 아니다. 달리 언급하지 않는 한, 특정의 용어는 제한을 위해서가 아니라 포괄적이고 기술적인 의미로서 사용되었다.
도 1은 중심으로부터 연장하는 해당 반경에서 클래딩 층을 나타낸 싱글 모드 파이버의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 일례의 싱글 모드 파이버의 공칭 굴절률 프로파일을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 파이버
11: 중심 코어
12: 중간 클래딩
13: 함몰 클래딩
14: 외부 광학 클래딩
Claims (17)
- 광파이버의 중심으로부터 외부 광 클래딩을 향하여 연장하는 반경에서 측정된 굴절률 프로파일에서 굴곡 손실이 감소된 싱글 모드 광파이버로서,반경(r1) 및 상기 광 클래딩과 양(+)의 굴절률차(△n1)를 갖는 중심 코어;반경(r2) 및 상기 코어의 굴절률차(△n1)보다 작은 상기 광 클래딩과의 양(+)의 굴절률차(△n2)를 갖는 중간 클래딩 - 상기 굴절률차(△n2)는 -0.1 x 10-3 내지 0.6 x 10-3 사이임 - ; 및반경(r3) 및 상기 광 클래딩과 음(-)의 굴절률차(△n3)를 갖는 함몰 트랜치를 포함하며,이하의 식으로 정의되는 상기 함몰 트랜치의 체적 적분(V13)은-1200 x 10-3㎛2 내지 -750 x 10-3㎛2 사이이며,이하의 식으로 정의되는 상기 함몰 트랜치의 면적분(V03)은-55.0 x 10-3㎛ 내지 -30.0 x 10-3㎛ 사이이고,상기 광파이버는, 1310 ㎚의 파장에서 8.6㎛ 내지 9.5㎛ 사이의 공칭 MFD(Mode Field Diameter)를 가지며, 1550 ㎚의 파장에서 5 ㎜의 곡률 반경에 대하여 0.15 dB/turn 미만의 굴곡 손실을 가지며,LP11 모드의 감쇄가 22 미터 초과하여 파이버 전파 후 19.3 dB 이상인 파장으로서 측정되는 케이블 차단 파장이 1260 ㎚ 이하인 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 함몰 트랜치의 면적분(V03)은 -42.5 x 10-3㎛ 내지 -32.5 x 10-3㎛ 사이인 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 함몰 트랜치의 체적 적분(V13)은 -1000 x 10-3㎛2 내지 -750 x 10-3㎛2 사이인 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,1300 ㎚보다 큰 유효 차단 파장(λceff)을 더 포함하며,상기 유효 차단 파장은 2 미터를 초과하여 파이버 전파 후에 광신호가 싱글 모드가 되는 파장으로서 측정되는 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,1240 nm 내지 1310 ㎚ 사이의 차단 파장을 더 포함하는 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,1250 ㎚ 이하의 이론적인 차단 파장을 더 포함하며, 상기 이론적인 차단 파장은 LP11 모드가 누설 모드로 전파되기 시작하는 파장인 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 중심 코어는,3.8㎛ 내지 4.35㎛ 사이의 반경(r1) 및4.9 x 10-3 내지 5.7 x 10-3 사이의 상기 광 클래딩과의 굴절률차(△n1)중 적어도 하나를 갖는 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 중간 클래딩은 8.5㎛ 내지 9.7㎛ 사이의 반경(r2)를 가지는 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 함몰 트랜치는13.5㎛ 내지 16㎛ 사이의 반경(r3) 및-10.0 x 10-3 내지 -5.0 x 10-3 사이의 상기 광 클래딩과의 굴절률차(△n3)중 적어도 하나를 갖는 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,1300 ㎚ 내지 1324 ㎚ 사이의 ZDW(Zero Chromatic Dispersion) 파장을 더 포함하는 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,0.092 ps/(nm2ㆍkm) 미만의 제로 다색 확산 파장에서의 제로 다색 확산 기울기(ZDS) 값을 더 포함하는 싱글 모드 광파이버.
- 제1항 또는 제2항에 따른 광파이버 중 적어도 일부를 수용하는 광학 박스.
- 제13항에 있어서,상기 광파이버는 15 ㎜ 보다 작은 곡률 반경을 갖는 광학 박스.
- 제1항 또는 제2항에 따른 광파이버의 적어도 일부를 포함하는 가입자 댁내(FTTH)의 광파이버 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 중심 코어의 면적분(V01)은 20.0 x 10-3㎛ 내지 23.0 x 10-3 ㎛ 사이인 싱글 모드 광파이버.
- 제14항에 있어서,상기 광파이버는 5 ㎜의 곡률 반경을 갖는 광학 박스.
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