KR102213018B1 - 큰 모드 필드 직경 및 적은 마이크로벤딩 손실을 가지는 광섬유 - Google Patents

Abstract

광섬유는 1310 nm에서 8.8 μm 이상의 모드 필드 직경, 1550 nm에서 0.03 dB/km 미만의 와이어 메쉬 커버된 드럼 마이크로벤딩 손실, 및 1320 nm 미만의 2m 컷오프 파장을 가진다. 상기 섬유는 중심 코어 영역, 내부 클래딩 영역, 외부 클래딩 영역, 0.20 MPa 미만의 인 시츄 모듈러스 및 -35℃ 미만의 유리 전이 온도를 가진 제1 코팅, 및 1500 MPa 초과의 인 시츄 모듈러스를 가진 제2 코팅을 포함할 수 있다. 상기 섬유는 하락한 굴절률 클래딩 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 중심 코어 영역의 상대적 굴절률은 외부 클래딩 영역의 상대적 굴절률보다 크고, 내부 클래딩 영역의 상대적 굴절률보다 크다. 상기 섬유는 30 m/s 이상의 인발 속도에서 생산될 수 있다.

Description

큰 모드 필드 직경 및 적은 마이크로벤딩 손실을 가지는 광섬유 {OPTICAL FIBER WITH LARGE MODE FIELD DIAMETER AND LOW MICROBENDING LOSSES}

본 출원은 2013년 5월 2일에 제출된 미국 가출원 제61/818608호의 우선권 주장 출원이고, 상기 가출원의 내용은 전반적으로 참조로서 본 명세서에 병합된다.

본 발명은 일반적으로 광섬유, 및 특히 큰 모드 필드 직경, 작은 케이블 컷오프 파장, 및 적은 벤딩 손실을 가지는 단일 모드 광섬유에 관한 것이다.

적은 벤딩 손실 광섬유, 특히, 이른바 "액세스(access)에 이용되는 광섬유 및 구내(FTTx) 광 네트워크(premises (FTTx) optical networks)를 위한 섬유가 필요하다. 광섬유는 광섬유를 통해 전송되는 광 신호에서 벤딩 손실을 유발하는 방식으로 그러한 네트워크에 배치될 수 있다. 단단한 벤딩 반경, 광섬유의 압축 등과 같은 물리적 요구를 강제될 수 있고, 벤딩 손실을 유발하는 일부 적용은 광 드롭 케이블 조립체에서 광섬유, ITS(Factory Installed Termination Systems) 및 슬랙 루프(slack loops)을 가지는 분배 케이블, 공급부와 분배 케이블을 연결시키는 캐비닛에 배치된 소형 벤딩 반경의 멀티포트, 및 분배기와 드롭 케이블 사이에 네트워크 엑세스 지점에서 점퍼 (jumpers)의 배치를 포함한다. 일부 광섬유 디자인에서 적은 벤딩 손실 및 작은 케이블 컷오프 파장을 동시에 모두 달성하기는 어려웠다.

고전력 시스템은 자기-위상 변조 (self-phase modulation), 4가지-파-혼합 (four-wave-mixing), 상호-위상 변조 (cross-phase modulation), 및 비-선형 산란 과정 (non-linear scattering processes)을 포함하는 비-선형 광학적 효과를 종종 경험하고, 상기 비-선형 광학적 효과는 모두 상기 고전력 시스템에서 신호의 저하 (degradation)를 야기할 수 있다. 일부 적용에서, 1mW 이하의 광전력 레벨은 비-선형 효과에 민감하고, 그래서 비-선형 효과는 여전히 저전력 시스템에서 중요한 고려사항일 수 있다. 게다가, 감쇠 (attenuation)와 같은 다른 광섬유 속성은 신호의 저하에 기여한다. 일반적으로, 큰 유효 면적 (effective area, A_eff) 또는 큰 모드 필드 직경 (MFD)을 가지는 광 도파관 섬유는 신호-저하하는 비-선형 광학적 효과를 감소시킨다. 그러나, 광 도파관 섬유의 유효 면적이 증가하는 것은 전형적으로 섬유를 통한 신호 전달을 감쇠하는, 매크로벤딩- 및 마이크로벤딩-유발 손실에서 증가를 이끈다. 적은 마이크로벤딩 손실을 위한 필요는 긴 전달 거리 (예를 들면, 100km 이상), 및 축열기 (regenerators), 증폭기 (amplifiers), 송신기 (transmitters) 및/또는 수신기 (receivers) 사이에 큰 공간을 가진 시스템에서 점점더 중요해진다. 큰 유효 면적 (A_eff) 및 적은 벤딩 손실을 가지는 광섬유를 개발하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 큰 모드 필드 직경, 작은 케이블 컷오프 파장, 및 적은 벤딩 손실을 가지는 광섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시는 큰 모드 필드 직경, 작은 케이블 컷오프 파장, 및 적은 벤딩 손실을 가지는 광섬유를 제공한다. 상기 섬유는 중심 코어 영역 (central core region), 상기 중심 코어 영역을 둘러싸는 클래딩 영역 (cladding region), 상기 클래딩 영역을 둘러싸는 코팅을 포함할 수 있다. 상기 클래딩 영역은 내부 클래딩 영역 및 상기 내부 클래딩 영역을 둘러싸는 외부 클래딩 영역을 포함할 수 있다. 하락한 굴절률 클래딩 영역은 내부 클래딩 영역 및 외부 클래딩 영역 사이에 놓일 수 있다. 상기 중심 코어 영역, 클래딩 영역, 내부 클래딩 영역, 하락한 굴절률 클래딩 영역, 및 외부 클래딩 영역은 도펀트 및/또는 조성 개질제를 포함할 수 있는, 실리카-계 유리 일 수 있다. 상기 코팅은 상기 클래딩 영역을 둘러싸는 제1 코팅 및 상기 제1 코팅을 둘러싸는 제2 코팅을 포함한다. 제1 코팅의 인 시츄 모듈러스 (in situ modulus)는 제2 코팅의 인 시츄 모듈러스보다 낮을 수 있다.

광섬유는 외부 반경 r₁ 및 상대적 굴절률 Δ₁을 가지는 중심 코어 영역, 외부 반경 r₂ > 8 μm 및 상대적 굴절률 Δ₂ (최소값 Δ_2min 및 최대값 Δ_2max을 가짐)을 가지는 내부 클래딩 영역, 및 상대적 굴절률 Δ₄을 가지는 외부 클래딩 영역을 포함하는 클래딩 영역을 포함할 수 있고, 여기서 Δ₁ > Δ₄ > Δ₂ (또는 Δ_2min)이고, Δ₄ 와 Δ₂ (또는 Δ_2min)사이의 차이는 0.002%보다 크다. 비율 r₁/r₂은 0.25 이상, 0.30 이상, 또는 0.40 이상일 수 있다. Δ₄ 와 Δ₂ (또는 Δ_2min)사이의 차이는 0.005% 초과, 0.010% 초과, 또는 0.030% 내지 0.060%, 또는 0.070% 내지 0.10%일 수 있다. Δ₄는 바람직하게는 0.0% 초과, 또는 0.010% 초과, 또는 0.020% 초과 일 수 있다. 상기 섬유는 1360nm 이하의 2m 컷오프 파장을 나타낼 수 있다. 상기 섬유는 1260nm 이하의 22m 케이블 컷오프 파장을 나타낼 수 있다. 상기 섬유는 MAC 수 > 7.0을 나타낼 수 있다. 상기 섬유는 MAC 수 < 7.5를 나타낼 수 있다.

외부 반경 r₁ 및 상대적 굴절률 Δ₁을 가지는 중심 코어 영역, 외부 반경 r₂ > 8 μm 및 상대적 굴절률 Δ₂ (최소값 Δ_2min 및 최대값 Δ_2max을 가짐)을 가지는 내부 클래딩 영역, 및 상기 내부 클래딩 영역을 둘러싸고 상대적 굴절률 Δ₄을 가지는 외부 클래딩 영역을 포함하는 클래딩 영역을 포함하는 광섬유가 또한 개시되고, 여기서 Δ₁ > Δ₄ > Δ₂ (또는 Δ_2min)이고, Δ₄ 와 Δ₂ (또는 Δ_2min)사이의 차이는 0.010%보다 크고, 상기 중심 코어 영역은 실질적으로 10 미만, 또는 6 미만, 또는 4 미만, 및 또는 1 내지 4의 α를 가진 α-프로파일을 나타낸다.

본 명세서는 또한 외부 반경 r₁ 및 상대적 굴절률 Δ₁을 가지는 중심 코어 영역, 외부 반경 r₂ > 8 μm 및 상대적 굴절률 Δ₂ (최소값 Δ_2min 및 최대값 Δ_2max을 가짐)을 가지는 내부 클래딩 영역, 및 상기 내부 클래딩 영역을 둘러싸고 상대적 굴절률 Δ₄을 가지는 외부 클래딩 영역을 포함하는 클래딩 영역을 포함하는 광섬유를 개시하고, 여기서 Δ₁ > Δ₄ > Δ₂ (또는 Δ_2min)이고, 여기서 상기 코어 영역은 적어도 실질적으로 슈퍼-가우시안 프로파일 (super-Gaussian profile) (프로파일은 적어도 실질적으로 식 Δ₁(r) = Δ_1max·EXP(-((r/a)^γ))을 따름)을 따르는 상대적 굴절률을 포함하고, 여기서 r은 섬유의 중심으로부터의 방사상 거리 (radial distance)이고, a는 r=a 일 때, Δ₁ = Δ_1max/e (여기서 e는 자연로그 (~ 2.71828…)의 기초임) 이기 위한, 방사상 치수 파라미터 (radial scaling parameter)이고, 그리고 γ (감마)는 양수이다. 상기 파라미터 a는 4.0 초과, 또는 4.6 초과, 또는 4.7 초과일 수 있다.

본 명세서는 또한 외부 반경 r₁ 및 상대적 굴절률 Δ₁을 가지는 중심 코어 영역, 및 외부 반경 r₂ > 8 μm 및 상대적 굴절률 Δ₂ (최소값 Δ_2min 및 최대값 Δ_2max을 가짐)을 가지는 내부 클래딩 영역을 포함하는 클래딩 영역을 포함하는 광섬유를 개시하고, 여기서 Δ₁ > Δ₂ (또는 Δ_2min)이고, 여기서 상기 코어 영역은 적어도 실질적으로 슈퍼-가우시안 프로파일 (즉, 프로파일은 적어도 실질적으로 식 Δ₁(r) = Δ_1max·EXP(-((r/a)^γ))을 따름)을 따르는 상대적 굴절률을 포함하고, 여기서 r은 섬유의 중심으로부터의 방사상 거리이고, a는 r=a 일 때, Δ₁ = (Δ_1max/e) (여기서 e는 자연로그 (~ 2.71828…)의 기초임)이기 위한, 방사상 치수 파라미터이고, 그리고 γ (감마)는 양수이다. 상기 파라미터 a는 4.5 초과일 수 있다.

상기 클래딩 영역은 상기 코어를 둘러싸는 하락한 굴절률 클래딩 영역을 포함할 수 있다. 상기 하락한 굴절률 클래딩 영역은 또한 트렌치 (trench) 또는 모우트 (moat) 영역으로서 본 명세서에 참조될 수 있다. 상기 하락한 굴절률 클래딩 영역은 클래딩 내부에 위치될 수 있고, 내부 클래딩 영역과 외부 클래딩 영역 사이에 위치될 수 있다. 하락한 굴절률 클래딩 영역을 가지는 섬유는 감소된 마이크로벤딩 손실을 가질 수 있다. 하락한 굴절률 클래딩 영역은 Δ₃ < Δ₄를 가질 수 있고, 여기서 상대적 굴절률 Δ₃는 외부 클래딩 영역의 상대적 굴절률 Δ₄보다 0.002% 내지 0.15%의 양이 적다. 상기 하락한 굴절률 클래딩 영역의 절대 부피는 0.3 %-μ㎡ 내지 80 %-μ㎡일 수 있다. 상기 하락한 굴절률 클래딩 영역은 클래딩 영역의 트렌치 부분을 다운 (down) 도핑 (예를 들면, 플루오린 도핑 또는 비-주기 보이드 (voids)로 도핑) 또는 외부 클래딩 영역을 업 (up) 도핑함으로써 형성될 수 있다. 상기 섬유는 하락한 굴절률 클래딩 영역 및 실리카에 대해 업 도핑된 외부 클래딩 영역을 포함할 수 있고; 예를 들면, 외부 클래딩 영역은 실리카의 굴절률을 뚜렷하게 올리는 충분한 양으로 게르마니아 또는 염소와 같은 업 도펀트를 포함한다.

제1 코팅은 올리고머 및 모노머를 포함하는 경화성 조성물 (curable composition)로부터 형성될 수 있다. 상기 올리고머는 우레탄 아클릴레이트, 또는 아크릴레이트 치환을 갖는 우레탄 아크릴레이트일 수 있다. 상기 아크릴레이트 치환을 갖는 우레탄 아크릴레이트는 우레탄 메트아크릴레이트일 수 있다. 상기 올리고머는 우레탄 그룹을 포함할 수 있다. 상기 올리고머는 하나 이상의 우레탄 그룹을 포함하는 우레탄 아크릴레이트일 수 있다. 상기 올리고머는 하나 이상의 우레탄 기슬 포함하는 우레탄 치환을 갖는 우레탄 아크릴레이트일 수 있다. 우레탄 그룹은 이소시아네이트 그룹 및 알코올 그룹의 반응 생성물로서 형성될 수 있다.

제1 코팅은 1 MPa 이하, 또는 0.50 MPa 이하, 또는 0.25 MPa 이하, 또는 0.20 MPa 이하, 또는 0.19 MPa 이하, 또는 0.18 MPa 이하, 또는 0.17 MPa 이하, 또는 0.16 MPa 이하, 또는 0.15 MPa 이하의 탄성 인 시츄 모듈러스를 가질 수 있다.

제1 코팅의 유리 전이 온도는 -15 ℃ 이하, 또는 -25 ℃ 이하, 또는 -30 ℃ 이하, -40 ℃ 이하일 수 있다. 상기 제1 코팅의 유리 전이 온도는 -60 ℃ 초과, 또는 -50 ℃ 초과, 또는 -40 ℃ 초과일 수 있다. 상기 제1 코팅의 유리 전이 온도는 -60 ℃ 내지 -15 ℃, 또는 -60 ℃ 내지 -30 ℃, 또는 -60 ℃ 내지 -40 ℃, 또는 -50 ℃ 내지 -15 ℃, 또는 -50 ℃ 내지 -30 ℃, 또는 -50 ℃ 내지 -40 ℃일 수 있다.

상기 제1 코팅의 외부 직경은 195 μm 미만, 또는 190 μm 미만, 또는 185 μm 미만, 또는 180 μm 미만일 수 있다.

제2 코팅은 하나 이상의 모노머를 포함하는 경화성 제2 조성물로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 모노머는 비스페놀-A 디아크릴레이트 (bisphenol-A diacrylate), 또는 치환된 비스페놀-A 디아크릴레이트, 또는 알콕시레이티드 비스페놀-A 디아크릴레이트를 포함할 수 있다. 상기 알콕시레이티드 비스페놀-A 디아크릴레이트는 에톡시레이티드 비스페놀-A 디아크릴레이트일 수 있다. 상기 경화성 제2 조성물은 올리고머를 더 포함할 수 있다. 상기 올리고머는 우레탄 아크릴레이트, 또는 아크릴레이트 치환을 갖는 우레탄 아크릴레이트일 수 있다. 상기 제2 조성물은 우레탄 그룹, 우레탄 아크릴레이트 화합물, 우레탄 올리고머 또는 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 없을 수 있다.

제2 코팅은 제1 코팅보다 더 높은 탄성 모듈러스 및 더 높은 유리 전이 온도를 갖는 물질일 수 있다. 상기 제2 코팅의 탄성 인 시츄 모듈러스는 1200 MPa 초과, 또는 1500 MPa 초과, 또는 1600 MPa 초과, 또는 1700 MPa 초과, 또는 1800 MPa 초과, 또는 1900 MPa 초과, 또는 2100 MPa 초과, 또는 2400 MPa 초과, 또는 2700 MPa 초과일 수 있다. 상기 제2 코팅은 약 1500 MPa 내지 3000 MPa, 또는 1500 MPa 내지 2100 MPa의 인 시츄 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 제2 코팅의 인 시츄 유리 전이 온도는 50 ℃ 이상, 또는 55 ℃ 이상, 또는 60 ℃ 이상 또는 55 ℃ 내지 65 ℃일 수 있다.

제2 코팅의 외부 직경은 250 μm 미만, 또는 240 μm 미만일 수 있다.

본 명세서에 개시된 섬유는 G.652 및/또는 G.657 준수하는 (compliant) 광학적 특성을 가질 수 있다. 상기 섬유는 1310 nm 에서 8.6 μm 초과, 또는 1310 nm 에서 8.8 μm 초과, 또는 1310 nm 에서 9.0 μm 초과, 또는 1310 nm 에서 9.1 μm 초과, 또는 1310 nm 에서 9.0 μm 내지 9.4 μm의 모드 필드 직경 (MFD)을 가질 수 있다.

본 명세서에 개시된 섬유는 1360 nm 이하, 또는 1340 nm 이하, 또는 1320 nm 이하, 또는 1300 nm의 2m 컷오프 파장을 가질 수 있다. 본 명세서에 개시된 섬유는 1260 nm 이하, 또는 1240 nm 이하, 또는 1220 nm 이하, 또는 1200 nm 이하의 22m 케이블 컷오프 파장을 가질 수 있다.

본 명세서에 개시된 섬유는 1550nm에서 0.030 dB/km 미만, 또는 1550nm에서 0.025 dB/km 미만, 또는 1550nm에서 0.020 dB/km 미만, 또는 1550nm에서 0.015 dB/km 미만, 또는 1550nm에서 0.010 dB/km 미만, 또는 1550nm에서 0.005 dB/km 미만의 와이어 메쉬 커버된 드럼 마이크로벤딩 손실을 가질 수 있다.

본 명세서에 개시된 섬유는 1310 nm 에서 8.6 μm 초과, 또는 1310 nm 에서 8.8 μm 초과, 또는 1310 nm 에서 9.0 μm 초과, 또는 1310 nm 에서 9.1 μm 초과의 모드 필드 직경; 1320 nm 이하, 또는 1300 nm 이하, 또는 1280 nm 이하, 또는 1260 nm 이하의 22m 케이블 컷오프 파장; 및 1550nm에서 0.30 dB/km 미만, 또는 0.25 dB/km 미만, 또는 0.20 dB/km 미만, 또는 0.15 dB/km 미만, 또는 0.10 dB/km 미만, 또는 0.05 dB/km 미만의 와이어 메쉬 드럼 마이크로벤딩 손실을 가질 수 있다.

상기 광섬유는 하나 이상의 하기 특징을 포함할 수 있다:

반경 r₁, 및 순수 실리카에 대해 측정된 %로 상대적 굴절률 Δ₁(r)을 가지는 중심 코어 영역, 상기 상대적 굴절률 Δ₁(r)은 최대값 Δ_{1 max}를 가짐;

클래딩, 상기 클래딩은 상기 코어 영역을 둘러싸는 내부 클래딩 영역 및 상기 내부 클래딩 영역을 둘러싸는 외부 클래딩 영역을 포함하고, 상기 내부 클래딩 영역은 외부 반경 r₂ > 8μm 및 순수 실리카에 대해 측정된 %로 상대적 굴절률 Δ₂(r)을 가지고, 상기 상대적 굴절률 Δ₂(r)은 최대값 Δ_{2 max} 및 최소값 Δ_{2 min} 가지고, 상기 외부 클래딩 영역은 순수 실리카에 대해 측정된 %로 상대적 굴절률 Δ₄을 가지고, 상기 상대적 굴절률 Δ₄은 양 (positive)이고, 상기 최소값 Δ_{1 min} 미만이고, 상기 상대적 굴절률 Δ₄은 상기 최소값 Δ_{2 min} 을 0.002% 이상 초과함;

상기 외부 클래딩 영역을 둘러싸는 제1 코팅, 상기 제1 코팅은 0.20 MPa 미만의 인 시츄 (in situ) 모듈러스 (modulus) 및 -35℃ 미만의 인 시츄 유리 전이 온도를 가짐; 및

상기 제1 코팅을 둘러싸는 제2 코팅, 상기 제2 코팅은 1500 MPa 초과의 인 시츄 모듈러스를 가짐;

여기서 상기 상대적 굴절률 Δ₁(r), Δ₂(r), 및 Δ₄ 및 상기 제1 및 제2 코팅은 상기 광섬유가 1310 nm의 파장에서 8.8 μm 초과의 모드 필드 직경 (mode field diameter), 1360 nm 미만의 2m 컷오프 파장, 및 1550 nm의 파장에서 0.03 dB/km 미만의 와이어 메쉬 커버된 드럼 마이크로벤딩 손실을 나타내도록 설정된다.

도 1은 본 개시에 따른 대표적 섬유에 대응하는 굴절률 프로파일을 나타낸다.
도 2는 슈퍼 가우시안 코어 프로파일을 가지는 본 개시에 따른 대표적 섬유의 굴절률 프로파일을 나타낸다.
도 3은 증가된 굴절률 외부 클래딩 영역에 의해 둘러싸인 슈퍼 가우시안 코어 프로파일을 가지는 본 개시에 따른 대표적 섬유의 굴절률 프로파일을 나타낸다.
도 4는 하락한 굴절률 클래딩 영역 및 증가된 굴절률 외부 클래딩 영역에 의해 둘러싸인 슈퍼 가우시안 코어 프로파일을 가지는 본 개시에 따른 대표적 섬유의 굴절률 프로파일을 나타낸다.
도 5는 본 개시에 따른 대표적인 샘플 섬유의 굴절률 프로파일을 나타낸다.
도 6은 비교 상업 섬유의 굴절률 프로파일을 나타낸다.

본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 후술하는 상세한 기재에서 설명될 것이며, 부분적으로는 상기 기재로부터 기술분야의 통상적인 기술자에게 쉽게 자명할 것이나 본 명세서에서 기재된 것으로서 후술하는 상세한 설명, 요약, 청구항 뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는 구체예를 실시함으로써 인식될 것이다.

상술한 일반적인 설명 및 후술하는 상세한 설명은 본 발명의 구체예를 제공하고, 청구된 본 발명의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 체계를 제공하기 위해 의도된 것으로 이해될 것이다. 첨부된 도면은 본 발명의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부분에 병합되고 본 명세서의 일부분을 구성한다. 상기 도면은 본 개시의 다양한 구체예를 도시하고, 상세한 설명과 함께 본 개시의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다. 상기 도면에서 나타난 특징은 본 개시의 선택된 구체예의 실례가 되고, 필수적으로 적절한 치수로 표현되는 것은 아니다.

이제 본 명세서에 사용된 것으로 선택된 용어의 설명이 제공된다:

"굴절률 프로파일 (refractive index profile)"은 굴절률 또는 상대적 굴절률과 섬유 반경 사이의 관계이다.

"상대적 굴절률 (relative refractive index)"은 하기 식으로서 정의되고,

여기서, n(r)는 달리 특정되지 않으면, 섬유의 중심선으로부터 방사상 거리에서 상기 섬유의 굴절률이고, n_s는 1.444 이고, 1550 nm의 파장에서 실리카의 굴절률이다. 본 명세서에서 사용되듯이, 상기 상대적 굴절률은 Δ (또는 “델타 (delta)”) 또는 Δ%(또는 “델타 %")로서 표현되고, 그것의 값은 달리 특정되지 않으면, "%"의 단위로 주어진다. 용어 “Δ”, “델타”, “Δ%”, 및 “델타 %”는 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용된다. Δ의 크기는 %이고 "순수 실리카에 대한 %" 또는 "순수 실리카에 대해 측정된 %" 로서 본 명세서에 참조될 수 있다. 실리카의 굴절률보다 작은 굴절률을 가지는 영역은 Δ < 0을 가지고, 실리카의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 영역은 Δ > 0 를 가진다.

용어 "슈퍼-가우시안 프로파일 (super-Gaussian profile)" 또는 슈퍼 가우시안 프로파일"은 Δ(r)에 관하여 표현된, 상대적 굴절률 프로파일을 나타내고, 여기서 r은 상기 섬유의 중심선에 대한 반경이고, 하기의 식을 따른다:

여기서, Δ_max는 상기 프로파일의 최대 굴절률 값이고, a는 r=a 일 때, Δ₁ = Δ_max/e (여기서 e는 자연로그 (~ 2.71828…)의 기초임) 이기 위한, 방사상 치수 파라미터 (radial scaling parameter)이고, 그리고 γ (감마)는 양수이다.

용어 "α-프로파일 (α-profile)"은 Δ(r)에 관하여 표현된, 상대적 굴절률 프로파일을 나타내고, 여기서 r은 상기 섬유의 중심선에 대한 반경이고, 하기의 식을 따른다:

여기서, Δ_max는 상기 프로파일의 최대 굴절률 값이고, r_m은 Δ(r) = Δ_max일 때 반경이고, r_z는 Δ(r)일 때 반경이고, 그리고 r은 r_i≤ r ≤r_f 범위에 있고, 여기서 Δ(r)는 위에서 정의되고, r_i는 α-프로파일의 초기점이고, r_f는 α-프로파일의 최종점이고, 그리고 α는 실수 (real number)인 지수 (exponent)이다.

모드 필드 직경 (MFD)는 Petermann II 방법을 사용하여 측정되고, 하기 식으로부터 결정되었다:

여기서, f(r)은 유도 광 (guided light)의 전기장 분포의 횡성분 (transverse component)이고, r은 상기 섬유에서 방사상 위치이다. 달리 특정되지 않으면, "모드 필드 직경 (mode field diameter)" 또는 “MFD”는 1310 nm에서 모드 필드 직경을 나타낸다.

섬유의 MAC 수는 2m 컷오프 파장 (nm)에 의해 나눠진 1310 nm에서 모드 필드 직경이다.

도파관 섬유의 벤딩 저항은 규정된 테스트 조건 하에서 유발된 감쇠를 측정함으로써 평가될 수 있다. 와이어 메쉬 커버된 드럼 테스트 (WMCD)는 마이크로벤딩 손실을 측정하기 위해 본 명세서에서 사용되었다. 마이크로벤딩 손실은 섭동 (perturbations) (예를 들면, 응력, 변형, 힘)에 의해, 짧은 길이 치수 (예를 들면, 1 mm 이하)에서 존재하는 섬유에 야기되는 유도 광 강도에서 손실이다.

케이블 컷오프 파장, 또는 "케이블 컷오프 (cable cutoff)" (또한, "22-미터 컷오프 (22-meter cutoff)" 또는 "22m 컷오프 (22m cutoff)"로서 알려짐)는 광섬유가 단지 하나의 전파 모드를 지지할 때, 최소 파장이다. 컷오프 파장 아래 파장을 위해, 다중 모드 전달이 발생하고, 분산의 추가적인 소스는 상기 섬유의 정보 운반 성능을 제한하기 위해 생길 수 있다. 22m 케이블 컷오프 파장은 2m 컷오프 파장보다 전형적으로 더 작다.

본 개시는 하나 또는 조합으로, 큰 모드 필드 직경, 작은 케이블 컷오프 파장, 및 적은 마이크로벤딩-유발된 감쇠 (손실)의 특징을 가지는 섬유를 제공한다. 본 섬유는 코어 영역, 상기 코어 영역을 둘러싸는 클래딩 영역, 상기 클래딩 영역을 둘러싸는 제1 코팅, 상기 제1 코팅을 둘러싸는 제2 코팅을 포함할 수 있다. 상기 클래딩 영역은 내부 클래딩 영역 및 외부 클래딩 영역을 포함할 수 있다. 상기 클래딩은 하락한 굴절률 클래딩 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 하락한 굴절률 클래딩 영역은 내부 클래딩 영역을 둘러싸고, 및/또는 외부 클래딩 영역에 의해 둘러싸여 질 수 있다. 상기 섬유에 대한 큰 모드 필드 직경이 유지되는 동안, 상기 코어 영역의 굴절률 프로파일은 감쇠를 최소화하기 위해 디자인될 수 있다. 제1 및 제2 코팅은 코어 및 클래딩의 기계적 완전성 (mechanical integrity)을 보호하고, 섬유에서 유도된 광의 특성상 외부 기계적 교란 (external mechanical disturbances)의 효과를 최소화하기 위해 선택될 수 있다. 제1 및 제2 코팅은 벤딩 및 다른 섭동력으로 인한 손실을 최소화하는 것을 보증할 수 있다.

본 명세서에 사용될 때는 언제라도, 반경 r₁ 및 상대적 굴절률 Δ₁(r)은 코어 영역을 나타내고, 반경 r₂ 및 상대적 굴절률 Δ₂(r)은 내부 클래딩 영역을 나타내고, 반경 r₃ 및 상대적 굴절률 Δ₃(r)은 하락한 굴절률 클래딩 영역을 나타내고, 반경 r₄ 및 상대적 굴절률 Δ₄(r)은 외부 클래딩 영역을 나타낸다. 방사상 위치 r₁, r₂, r₃ 및 r₄는 본 명세서에서 항상 상기 중심 코어 영역, 내부 클래딩 영역, 하락한 굴절률 클래딩 영역, 외부 클래딩 영역의 최외각 반경을 각각 나타낸다.

본 명세서의 이하에서 추가적으로 기재되듯이, 중심 코어 영역, 내부 클래딩 영역, 하락한 굴절률 클래딩 영역, 및 외부 클래딩 영역의 상대적 굴절률은 다를 수 있다. 각각의 영역은 실리카 유리 또는 실리카-계 유리로부터 형성될 수 있다. 굴절률에서 변화는 당업자에게 알려진 기술을 사용한 타겟 굴절률 또는 굴절률 프로파일을 제공하도록 알려진 레벨에서 업 도펀트 또는 다운 도펀트를 혼입함으로써 달성될 수 있다.

이제 참조는 본 개시의 선택된 설명적 구체예에서 상세하게 될 수 있다. 가능한 언제라도, 동일한 참조 숫자는 동일 또는 같은 부분에 나타나기 위해 도면 도처에 사용될 것이다.

예시적인 섬유 (10)의 상대적 굴절률 프로파일은 도 1에 나타난다. 상기 상대적 굴절률 프로파일은 방사상 위치 (가로 좌표)의 함수로서 상대적 굴절률 (세로 좌표)을 나타낸다. 섬유 (10)은 최대값 Δ_1max 및 최소값 Δ_1min을 가진 상대적 굴절률 Δ₁ 가지는 중심 코어 영역을 포함한다. 섬유 (10)에서, 중심 코어 영역 (1)의 상대적 굴절률 프로파일은 상대적 굴절률 Δ_1max 및 Δ_1max 내지 Δ_1min의 단계 감소 = 0 을 가지는 일정하거나 실질적으로 일정한 굴절률 영역을 포함한다. 내부 클래딩 영역 (2)는 상대적 굴절률 Δ₂을 가지고, 중심 코어 영역 (1)을 둘러싼다. 외부 클래딩 영역 (3)은 내부 클래딩 영역 (2)을 둘러싸고, 상대적 굴절률 Δ₄을 가진다. 상대적 굴절률 Δ₁, Δ₄, 및 Δ₂은 Δ₁ > Δ₄ > Δ₂가 되도록 배치될 수 있다.

이것은 인접한 영역 사이에 단계 경계를 가지는, 본 명세서에 나타난 모든 프로파일로 알려지고, 처리 조건에서 정상 변화 (normal variations)는 상기 인접한 영역 사이의 단계 경계가 인접한 영역의 인터페이스에서 급격한 (sharp) 단계 경계를 얻지 못하게 할 수 있다. 비록 경계가 급격한 단계로서 나타날 수 있지만, 실제 경계는 곡선형일 수 있거나, 그와 달리 완전한 단계 함수 특징으로부터 벗어날 수 있다.

예시적 섬유 (10)에서, 영역 (1), (2), (3)은 서로 직접적으로 인접한다. 그러나, 중심 코어 영역 (1), 내부 클래딩 영역 (2), 및 외부 클래딩 영역 (3)의 직접적인 인접성은 요구되지 않고, 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 추가적인, 사이에 오는 코어 및/또는 클래딩 영역이 포함될 수 있다. 예를 들면, 오버 클래딩 영역 (미도시)는 외부 클래딩 영역 (3)을 둘러쌀 수 있고, Δ₄ 미만의 더 작은 상대적 굴절률을 가질 수 있다. 또 다른 실시예로서, 하락한 굴절률 클래딩 영역은 내부 클래딩 영역 (2)와 외부 클래딩 영역 (3) 사이에 위치할 수 있고, Δ₄ 미만인 Δ₃ 미만의 상대적 굴절률을 가질 수 있다.

중심 코어 영역 (1)은 외부 반경 r₁을 가진다. 외부 반경 r₁은 Δ(r) = Δ₄일 때, 중심선 (r = 0)으로부터 방사상으로 바깥쪽 방향으로 움직이는 제1 반경으로서 정의된다.

중심 코어 영역 (1)의 상대적 굴절률 프로파일은 도 1에서 나타난 하나와 같이, 단계 굴절률 프로파일 일 수 있고, 여기서 Δ_1max는 0.3% 내지 0.7%, 또는 약 0.3% 내지 0.5%, 또는 약 0.32% 내지 0.48%, 또는 0.36% 내지 0.46%, 또는 0.4% 미만일 수 있다. 중심 코어 영역의 반경 r₁은 3 μm 내지 10 μm, 또는 4 μm 내지 7μm 일 수 있다.

중심 코어 영역 (1)의 상대적 굴절률 프로파일은 최대값 Δ_1max를 가지는 α-프로파일 일 수 있고, 여기서 α의 값은 7.5 미만, 또는 6 미만, 또는 5 미만, 또는 4 미만, 또는 3 미만, 또는 0.5 내지 10, 또는 10 내지 100, 또는 15 내지 40 일 수 있다. 중심 코어 영역 (1)의 상대적 굴절률 프로파일은 0.38% 내지 0.48%의 최대값 Δ_1max및 7.5 미만, 또는 5 미만, 또는 3 미만, 또는 0.5 내지 10의 α의 값을 가지는 α-프로파일 일 수 있다. 중심 코어 영역 (1)은 4 μm 내지 7 μm의 반경 r₁, 0.38% 내지 0.70%의 최대값 및 7.5 미만, 또는 5 미만, 또는 3 미만, 또는 0.5 내지 10, 또는 1 내지 3의 α의 값을 가지는 α-프로파일인 상대적 굴절률 프로파일을 가진다. 중심 코어 영역 (1)은 4 μm 내지 7 μm의 반경 r₁, 0.38% 내지 0.70%의 최대값 및 1.5 내지 3.5의 α의 값을 가지고 집약적인 α-프로파일인 상대적 굴절률 프로파일을 가진다.

도 1의 섬유 (10)에서, 내부 클래딩 영역 (2)는 중심 코어 영역 (1)을 둘러싼다. 내부 클래딩 영역 (2)의 상대적 굴절률 Δ₂은 최대값 Δ_2max 및 최소값 Δ_2min을 가진다. Δ₂가 일정하거나 실질적으로 일정할 때, Δ_2max = Δ_2min 이다. 내부 클래딩 영역 (2)은 내부 반경 r_{inner ,2} 및 외부 반경 r_{outer, 2}을 가진다. 섬유 (10)에서, 내부 클래딩 영역 (2)의 내부 반경은 중심 코어 영역 (1)의 반경 r₁과 일치하고, 내부 클래딩 영역 (2)의 외부 반경은 r₂ 이다. 섬유 (10)에서 내부 클래딩 영역 (2)의 상대적 굴절률은 증가하는 방사상 위치에 대해 일정하게 되고, r₂는 상대적 굴절률이 외부 클래딩 영역 (4)와 경계에서 단계 변화를 나타내는 지점에 대응한다.

내부 클래딩 영역 (2)의 상대적 굴절률 Δ₂는 기본적으로 일정하거나 단조롭게 달라질 수 있다. 도 3의 섬유 (30)에서, 예를 들면, 내부 클래딩 영역 (2)의 상대적 굴절률 Δ₂는 단조롭게 감소하고 증가하는 방사상 위치에 대해 Δ_2min = 0%의 값에서 수평을 유지한다. Δ₂가 일정하지 않은 경우에서, Δ₂의 값은 하기의 식으로부터 결정된다:

내부 클래딩 영역 (2)의 폭은 외부 반경과 내부 반경 사이의 차이로서 정의된다. 내부 클래딩 영역 (2)의 폭은 3 μm 내지 13μm, 또는 4 μm 내지 12 μm, 또는 7 μm 내지 9 μm 일 수 있다. 내부 클래딩 영역 (2)의 외부 반경 r₂은 8 μm 초과, 또는 9 μm 초과, 또는 10 μm 초과, 또는 20 μm 초과, 또는 23 μm 초과일 수 있다. 내부 클래딩 영역 (2)의 외부 반경 r₂은 16 μm 미만, 또는 14 μm 미만, 또는 12 μm 미만, 또는 8 μm 내지 16 μm, 또는 8 μm 내지 14 μm, 또는 8 μm 내지 12 μm 일 수 있다. 중심 코어 영역 (1)의 반경 r₁ 대 내부 클래딩 영역 (2)의 반경 r₂의 비율은 0.15 초과, 또는 0.20 초과, 또는 0.25 초과, 또는 0.30 초과, 또는 0.4 초과, 또는 0.30 내지 0.55, 또는 0.15 내지 0.25 일 수 있다.

외부 클래딩 영역 (4)은 내부 클래딩 영역 (2)을 둘러싸고, 상대적 굴절률 Δ₄ 및 외부 반경 r₄를 가진다. 외부 클래딩 영역 (4)의 상대적 굴절률 Δ₄은 내부 클래딩 영역 (2)의 상대적 굴절률 Δ₂보다 더 클 수 있다. 상대적 굴절률 Δ₄은 내부 클래딩 영역 (2)의 상대적 굴절률 Δ₂보다 0.002% 이상, 또는 0.005% 이상, 또는 0.010% 이상, 또는 0.020% 이상, 또는 0.030% 이상 클 수 있다.

외부 클래딩 영역 (4)의 반경 r₄은 25 μm 이상, 또는 30 μm 이상, 또는 35 μm 이상, 또는 40 μm 이상, 또는 45 μm 이상, 또는 50 μm 이상일 수 있다. 외부 클래딩 영역 (4)의 반경 r₄은 섬유를 통해 전달된 90% 이상, 또는 95% 이상, 또는 98% 이상,또는 99% 이상의 광 출력 (optical power)이 반경 r₄ 내로 국한되는 정도일 수 있다.

내부 클래딩 영역 (2) 및 외부 클래딩 영역 (4)의 부피 V₂ 및 V₄는 각각 V₂의 경우에는 r₁ 내지 r₂를 적분, V₄의 경우에는 r₂ 내지 r₃₀ (30 미크론에서 반경)으로 Δ₄(r)-Δ_2min를 적분함으로써 계산되고, 따라서 하기의 식으로써 정의된다:

여기서, r₁은 중심 코어 영역 (1)의 외부 반경이고, r₂는 내부 클래딩 영역 (2)의 외부 반경이고, 그리고 r₃₀은 30μm의 반경이다. 대부분 섬유에서, 유도 광의 대부분의 광 출력은 30μm의 반경 내에 국한되기 때문에, 반경 r₃₀은 V₄의 계산에서 상한으로서 선택된다. 우리는 반경 r₃₀이 외부 클래딩 영역 (4)의 물리적 경계인 반경 V₄와 일치하거나 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의한다. V₂ 및 V₄의 크기는 “%Δμ㎡”이고, 이는 또한 “Δ%μ㎡” 또는“%-μ㎡”로서 표현될 수 있다.

본 명세서에서 보고된 모든 부피는 절대 등급 (absolute magnitude) (즉, V₂ = |V₂|, V₃ = |V₃|, V₄ = |V₄| 등)으로서 표현된다. 내부 클래딩 영역 (2)의 부피 V₂는 2%-μ㎡ 초과, 또는 5%-μ㎡ 초과, 또는 10%-μ㎡ 초과, 또는 20%-μ㎡ 초과일 수 있다. 외부 클래딩 영역 (4)의 부피 V₄ (30μm 내)와 비교하여, 내부 클래딩 영역 (2)의 부피 V₂는 0.7%-μ㎡ 초과, 또는 2%-μ㎡ 초과, 또는 10%-μ㎡ 초과, 또는 20%-μ㎡ 초과일 수 있다.

부피 V₄는 2.5%-μ㎡ 이상, 또는 5%-μ㎡ 이상, 또는 10%-μ㎡ 이상, 또는 20%-μ㎡ 이상, 또는 40%-μ㎡ 이상, 또는 80%-μ㎡ 이상일 수 있다. 내부 클래딩 영역 (2)의 부피 V₂와 비교하여, 외부 클래딩 영역 (4)의 부피 V₄ (30미크론 내)는 5%-μ㎡ 초과, 또는 7%-μ㎡ 초과, 또는 10%-μ㎡ 초과, 또는 20%-μ㎡ 초과일 수 있다.

도 2는 예시적인 섬유 (20)을 나타내고, 상기 섬유 (20)은 중심 코어 영역 (1) 및 외부 클래딩 영역 (4)를 포함한다. 중심 코어 영역 (1)은 하기 식에 의해 주어진 슈퍼-가우시안 상대적 굴절률 프로파일 Δ₁을 나타낸다:

여기서, Δ_1max는 중심 코어 영역 (1)에서 프로파일의 최대 굴절률 값이고, r = a 일 때, Δ = (Δ_max/e) (여기서, e는 자연로그 (~ 2.71828…)의 기초임)가 되기 위해 a는 방사상 치수 파라미터이고, 지수 γ는 양수이다. 방사상 치수 파라미터 a는 4.5 초과, 또는 4.6 초과, 또는 4.7 초과일 수 있다. 슈퍼-가우시안 코어 프로파일을 가진 중심 코어 영역을 포함하는 섬유는 광섬유에서 유도 강도의 감쇠의 감소를 이끌 수 있다. 상기 감소는 중심 코어 영역으로부터 클래딩 영역까지 전이에서 단계보다는, 연속적인 유리의 굴절률 및 점도의 변화 때문일 수 있다. 향상된 감쇠는 더 작은 각도 산란의 결과일 수 있다.

도 3은 중심 코어 영역 (1), 내부 클래딩 영역 (2), 및 외부 클래딩 영역 (4)를 포함한 예시적인 섬유 (30)을 나타내고, 여기서 중심 코어 영역 (1)의 상대적 굴절률 프로파일 Δ₁은 슈퍼-가우시안 코어 프로파일이다. 외부 클래딩 영역 (4)의 상대적 굴절률 Δ₄은 0.0% 초과, 또는 0.010% 초과, 또는 0.020% 초과일 수 있다. 상대적 굴절률 Δ₄은 0.002% 이상, 또는 0.005% 이상, 또는 0.010% 이상, 또는 0.020% 이상, 또는 0.040% 이상, 또는 0.060% 이상, 또는 0.080% 이상 내부 클래딩 영역 (2)의 상대적 굴절률 Δ₂ (또는 Δ_2min) 보다 클 수 있다. 상대적 굴절률 Δ₄과 상대적 굴절률 Δ₂ (또는 Δ_2min) 사이의 차이는 0.03% 내지 0.06%, 또는 0.07% 내지 0.10%일 수 있다.

도 4는 예시적인 섬유 (40)을 나타내고, 상기 섬유 (40)은 슈퍼-가우시안 프로파일 Δ₁ (최대값 Δ_1max 및 최소값 Δ_1min을 가짐) 및 외부 반경 r₁을 가지는 중심 코어 영역 (1), 상대적 굴절률 Δ₂ (최대값 Δ_2max 및 최소값 Δ_2min을 가짐) 및 외부 반경 r₂을 가지는 내부 클래딩 영역 (2), 상대적 굴절률 Δ₃ 및 외부 반경 r₃을 가지는 하락한 굴절률 클래딩 영역 (3), 및 상대적 굴절률 Δ₄ 및 외부 반경 r₄을 가지는 외부 클래딩 영역 (4)를 포함한다. 외부 클래딩 영역 (4)은 중심 코어 영역 (1)을 둘러싸는, 내부 클래딩 영역 (2)을 둘러싸는, 하락한 굴절률 클래딩 영역 (3)을 둘러싼다. 상대적 굴절률 Δ₄ 와 Δ₂ (또는 Δ_2min) 사이의 차이는 상술한 본 명세서에 기재된 것일 수 있고, 하락한 굴절률 클래딩 영역 (3)의 상대적 굴절률 Δ₃는 Δ₂ (또는 Δ_2min)보다 더 낮을 수 있다. 상대적 굴절률 Δ₂, Δ₃, 및 Δ₄는 Δ₄ > Δ₂ (또는 Δ_2min) > Δ₃가 되도록 배치될 수 있다. 비록 도 4에서 상수로서 나타나지만, 상대적 굴절률 Δ₃은 최대값 Δ_3max 및 최소값 Δ_3min을 가질 수 있다. Δ₃가 일정하거나 실질적으로 일정할 때, Δ_3max = Δ_3min이다. 처리 조건에서 변화는 하락한 굴절률 클래딩 영역 (3)과 내부 클래딩 영역 (2) 또는 외부 클래딩 영역 (4)의 인터페이스에서 급격한 단계 경계를 방지하고, 상기 경계에서 곡선형의 프로파일을 이끌 수 있다.

상대적 굴절률 Δ₃(또는 Δ_3min)은 0.005% 이상, 또는 0.010% 이상, 또는 0.020% 이상, 또는 0.050% 이상, 또는 0.10% 이상, 또는 0.20% 이상 상대적 굴절률 Δ₂(또는 Δ_2min)보다 작을 수 있다. 상대적 굴절률 Δ₃(또는 Δ_3min)은 0.010% 이상, 또는 0.020% 이상, 또는 0.050% 이상, 또는 0.10% 이상, 또는 0.20% 이상, 또는 0.30% 이상 상대적 굴절률 Δ₄보다 작을 수 있다.

본 개시에 따른 굴절률 프로파일에 관한 추가적인 정보는 미국 공개 특허 출원 제20130044987호에서 발견될 수 있고, 이의 개시는 전반적으로 참조로서 본 명세서에 병합된다.

본 명세서에 개시된 섬유는 종래의 제조 기술, 및 알려진 섬유 인발 방법 및 장치를 사용하여 만들어진 예비적 광섬유 형성물로부터 얻어지고, 이는 예를 들면 미국 특허 제7,565,820호, 제5,410,567호, 제7,832,675호, 제6,027,062호에서 개시되고, 이의 세부사항은 참조로서 본 명세서에 병합된다.

제1 코팅은 제2 코팅보다 더 낮은 모듈러스를 가질 수 있다. 제1 코팅은 경화성 (curable) 올리고머를 포함하는 제1 조성물로부터 형성될 수 있다. 경화성 제1 조성물은 모노머, 중합 개시제, 및 하나 이상의 첨가제를 또한 포함할 수 있다. 본 명세서와 달리 특정하거나 시사하지 않는 한, 경화성 제1 조성물에서 특정 성분의 중량 퍼센트 (wt%)는 첨가제-없는 기준에서 경화성 제1 조성물에서 존재하는 성분의 양을 나타낸다. 일반적으로, 모노머, 올리고머, 및 개시제의 중량 퍼센트는 합계 100%이다. 존재하는 경우, 첨가제의 양은 모노머, 올리고머, 및 개시제의 조합된 양에 대하여 백분의 일 (parts per hundred, pph) 단위로 본 명세서에 보고된다. 예를 들면 1 pph 레벨로 존재하는 첨가제는, 조합된, 모노머, 올리고머, 및 개시제의 매 100 g에 대하여 1 g의 양으로 존재한다.

경화성 제1 조성물의 올리고머는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 또는 하나 이상의 우레탄 그룹을 포함하는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 또는 하나 이상의 지방족 (aliphatic) 우레탄 그룹을 포함하는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 또는 단일 우레탄 그룹을 포함하는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 또는 단일 지방족 우레탄 그룹을 포함하는 우레탄 아크릴레이트 올리고머일 수 있다. 우레탄 그룹은 이소시아네이트 그룹과 알코올 그룹 사이에 반응으로부터 형성될 수 있다.

올리고머는 아크릴레이트-말단 올리고머일 수 있다. 제1 경화성 조성물에서 사용을 위한 바람직한 아크릴레이트-말단 올리고머는 다음을 포함한다: BR3731, BR3741, BR582 및 KWS4131, Dymax Oligomers & Coatings. 공급; 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머 (예를 들면, CN986, Sartomer Company 공급); 폴리에스테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머 (예를 들면, CN966 및 CN973, Sartomer Company 공급, 및 BR7432, Dymax Oligomers & Coatings 공급); 폴리에테르 아크릴레이트 올리고머 (예를 들면, GENOMER 3456, Rahn AG 공급); 및 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머 (예를 들면, EBECRYL 80, 584 및 657, Cytec Industries Inc. 공급). 다른 올리고머는 미국 특허 제4,609,718호; 제4,629,287호; 및 제4,798,852호 기재되고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 본 명세서에 병합된다.

제1 경화성 조성물의 올리고머는 약 4000 g/mol 이상의 수 평균 분자량 (M_n)을 갖는 소프트 블록을 포함할 수 있다. 그러한 올리고머의 예는 미국 특허 출원 제09/916,536호에 기재되고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 본 명세서에 병합된다. 올리고머는 유연성 뼈대, 낮은 다분산성 (polydispersities)을 가질 수 있고, 및/또는 낮은 가교 밀도의 경화 코팅을 제공할 수 있다.

올리고머는 코팅 성질을 조절하기 위해 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 제1 경화성 조성물의 전체 올리고머 함량은 약 5 wt% 내지 약 95 wt%, 또는 약 25 wt% 내지 약 65 wt%, 또는 약 35 wt% 내지 약 55 wt%일 수 있다.

제1 경화성 조성물의 모노머 성분은 올리고머와 양립가능하고, 낮은 점도 제제 (formulation)를 제공하고, 및/또는 제1 코팅의 굴절률을 증가시키도록 선택될 수 있다. 모노머는 또한 감소된 겔 시간 및 낮은 모듈러스를 갖는 경화성 조성물을 제공하도록 선택될 수 있다. 제1 경화성 조성물은 단일 모노머 또는 모노머의 조합을 포함할 수 있다. 모노머는 에틸렌성(ethylenically)-불포화 화합물, 에톡시레이티드 (ethoxylated) 아크릴레이트, 에톡시레이티드 알킬페놀모노아크릴레이트, 프로필렌 옥사이드 아크릴레이트, n-프로필렌 옥사이드 아크릴레이트, 이소프로필렌 옥사이드 아크릴레이트, 단일 작용기 (monofunctional) 아크릴레이트, 단일 작용기 지방족 에폭시 아크릴레이트, 다중 작용기 아크릴레이트, 다중 작용기 지방족 에폭시 아크릴레이트, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 모노머 성분은 R₁ 및 R₂는 지방족, 방향족, 또는 양쪽의 혼합물이고 n=1 내지 10인 일반식 R₂-R₁-O-(CH₂CH₃CH-O)_n-COCH=CH₂, 또는 R₁은 지방족 또는 방향족이고 n=1 내지 10인 일반식 R₁-O-(CH₂CH₃CH-O)_n-COCH=CH₂을 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 대표적인 예는 다음과 같은 에틸렌성 불포화 모노머를 포함한다: 라우릴 아크릴레이트 (예를 들면, SR335, Sartomer Company, Inc. 공급, AGEFLEX FA12, BASF 공급, 및 PHOTOMER 4812, IGM Resins 공급), 에톡시레이티드 노닐페놀 아크릴레이트 (예를 들면, SR504, Sartomer Company, Inc. 공급 및 PHOTOMER 4066, IGM Resins 공급), 카프로락톤 아크릴레이트 (예를 들면, SR495, Sartomer Company, Inc. 공급, 및 TONE M-100, Dow Chemical 공급), 페녹시에틸 (phenoxyethyl) 아크릴레이트 (예를 들면, SR339, Sartomer Company, Inc. 공급, AGEFLEX PEA, BASF 공급, 및 PHOTOMER 4035, IGM Resins 공급), 이소옥틸 아크릴레이트 (예를 들면, SR440, Sartomer Company, Inc. 공급 및 AGEFLEX FA8, BASF 공급), 트리데실 아크릴레이트 (예를 들면, SR489, Sartomer Company, Inc. 공급), 이소보르닐 (isobornyl) 아크릴레이트 (예를 들면, SR506, Sartomer Company, Inc. 공급 및 AGEFLEX IBOA CPS Chemical Co. 공급), 테트라히드로푸르푸릴 (tetrahydrofurfuryl) 아크릴레이트 (예를 들면, SR285, Sartomer Company, Inc. 공급), 스테아릴 아크릴레이트 (예, SR257, Sartomer Company, Inc. 공급), 이소데실 아크릴레이트 (예를 들면, SR395, Sartomer Company, Inc. 공급 및 AGEFLEX FA10, BASF 공급), 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트 (예를 들면, SR256, Sartomer Company, Inc. 공급), 에폭시 아크릴레이트 (예를 들면, CN120, Sartomer Company 공급, 및 EBECRYL 3201 및 3604, Cytec Industries Inc. 공급), 라우릴옥시글리시딜 아크릴레이트 (예를 들면, CN130, Sartomer Company 공급) 및 페녹시글리시딜 아크릴레이트 (예를 들면, CN131, Sartomer Company 공급) 및 이들의 조합.

제1 경화성 조성물의 모노머 성분은 또한 다중 작용기 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다. 다중 작용기 (메트)아크릴레이트는 분자 당 두 개 이상의 중합가능한 (메트)아크릴레이트 모이에티 (moieties)를 갖는 (메트)아크릴레이트이다. 다중 작용기 (메트)아크릴레이트는 분자 당 세 개 이상의 중합가능한 (메트)아크릴레이트 모이에티를 가질 수 있다. 다중 작용기 (메트)아크릴레이트의 예는 다음을 포함한다: 디펜타에리쓰리톨 (dipentaerythritol) 모노히드록시 펜타아크릴레이트 (예를 들면, PHOTOMER 4399, IGM Resins 공급); 트리메틸롤프로판 (trimethylolpropane) 트리아크릴레이트, 디트리메틸롤프로판 테트라아크릴레이트와 같은 알콕시레이션을 갖는 및 갖지 않은 메틸롤프로판 폴리아크릴레이트 (예를 들면, PHOTOMER 4355, IGM Resins 공급); 알콕시레이티드 글리세릴 트리아크릴레이트, 예를 들면, 3 이상인 프로폭시레이션 (propoxylation)을 갖는 프로폭시레이티드 글리세릴 트리아크릴레이트 (예를 들면, PHOTOMER 4096, IGM Resins 공급); 및 알콕시레이션을 갖는 및 갖지 않는 에리쓰리톨 폴리아크릴레이트, 예를 들면, 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트 (예를 들면, SR295, Sartomer Company, Inc. 공급 (Westchester, Pa.)), 에톡시레이티드 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트 (예를 들면, SR494, Sartomer Company, Inc. 공급), 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트 (예를 들면, PHOTOMER 4399, IGM Resins 공급, 및 SR399, Sartomer Company, Inc. 공급), 트리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 프로폭시레이티드 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 테트라프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 펜타프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트. 다중 작용기 (메트)아크릴레이트는 제1 경화성 조성물에 0.05 - 15 wt%, 또는 0.1 - 10 wt%의 농도로 존재할 수 있다.

제1 경화성 조성물의 모노머 성분은 N-비닐 락탐, 또는 N-비닐 피롤리디논, 또는 N-비닐 카프로락탐과 같은 N-비닐 아마이드를 포함할 수 있다. N-비닐 아마이드 모노머는 제1 경화성 조성물에 0.1 - 40　wt%, 또는 2 - 10 wt%의 농도로 존재할 수 있다.

경화성 제1 코팅 조성물은 하나 이상의 단일 작용기 (메트)아크릴레이트 모노머를 5 - 95 wt%, 또는 30 - 75 wt%, 또는 40 - 65 wt%의 양으로 포함할 수 있다. 경화성 제1 코팅 조성물은 하나 이상의 단일 작용기 지방족 에폭시 아크릴레이트 모노머를 5 - 40 wt%, 또는 10 - 30 wt%의 양으로 포함할 수 있다.

제1 경화성 조성물의 모노머 성분은 히드록시작용기 모노머를 포함할 수 있다. 히드록시작용기 모노머는 (메트)아크릴레이트와 같은 다른 반응성 작용성 (functionality)에 더하여 펜단트 (pendant) 히드록시 모이에티를 갖는 모노머이다. 펜단트 히드록실 그룹을 포함하는 히드록시작용기 모노머의 예는 다음을 포함한다: 카프로락톤 아크릴레이트 (TONE M-100로서 Dow Chemical 공급); 폴리(알킬렌 글리콜) 모노(메트)아크릴레이트, 예를 들면, 폴리(에틸렌 글리콜) 모노아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 모노아크릴레이트, 및 폴리(테트라메틸렌 글리콜) 모노아크릴레이트 (Monomer, Polymer & Dajac Labs 각각 공급); 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 3-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 및 4-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트 (Aldrich 각각 공급).

히드록시작용기 모노머는 광섬유에 제1 코팅의 접착을 향상시키기에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 상기 히드록시작용기 모노머는 제1 경화성 조성물에 약 0.1 wt% 내지 약 25 wt%, 또는 약 5　wt% 내지 약 8 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 상기 히드록시작용기 모노머의 사용은 광섬유에 제1 코팅의 적절한 접착을 위해 필요한 접착 촉진제의 양을 감소시킬 수 있다. 상기 히드록시작용기 모노머의 사용은 또한 제1 코팅의 친수성을 증가시키는 경향이 있을 수 있다. 상기 히드록시작용기 모노머는 미국 특허 제6,563,996호에 더 상세하게 기재되고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 본 명세서에 병합된다.

제1 경화성 조성물의 전체 모노머 함량은 약 5 wt% 내지 약 95 wt%, 또는 약 30 wt% 내지 약 75 wt%, 또는 약 40 wt% 내지 약 65 wt%일 수 있다.

제1 경화성 조성물에 존재하는 모노머는 0.1 내지 40　wt% 또는 2 내지 10 wt%의 농도의 N-비닐 아마이드 모노머를, 5 내지 95 wt%, 또는 25 내지 65 wt%, 또는 35 내지 55 wt% 양의 하나 이상의 2 작용기 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 조합하여 포함할 수 있다.

제1 코팅 조성물은 약 5 내지 95 중량% 양의 하나 이상의 단일 작용기 (메트)아크릴레이트 모노머; 약 0.1 내지 40 중량%의 N-비닐 아마이드 모노머; 및 이소시아네이트와 반응하여 우레탄을 형성하는 폴리올을 포함하고, 약 5 내지 95 wt% 양이 존재하는 하나 이상의 2 작용기 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다. 상기 폴리올은 폴리프로필렌 글리콜일 수 있고, 상기 이소시아네이트는 지방족 디이소시아네이트일 수 있다.

제1 코팅 조성물은 약 40 내지 65 중량% 양의 하나 이상의 단일 작용기 (메트)아크릴레이트 모노머; 약 2 내지 10 중량% 양의 N-비닐 아마이드 모노머; 및 약 35 내지 60 중량% 양의 하나 이상의 폴리프로필렌 글리콜-계 2 작용기 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다.

제1 코팅의 유리 전이 온도는 낮은 온도에서 섬유의 마이크로벤딩 성능에 영향을 미칠 수 있다. 제1 코팅은 코팅된 광섬유의 가장 낮은 계획된 사용 온도 아래의 유리 전이 온도를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 제1 코팅의 유리 전이 온도는 -15 ℃ 이하, 또는 -25 ℃ 이하, 또는 -30 ℃ 이하, 또는 -40 ℃ 이하일 수 있다. 제1 코팅의 유리 전이 온도는 -60 ℃ 초과, 또는 -50 ℃ 초과, 또는 -40 ℃ 초과일 수 있다. 제1 코팅의 유리 전이 온도는 -60 ℃ 내지 -15 ℃, 또는 -60 ℃ 내지 -30 ℃, 또는 -60 ℃ 내지 -40 ℃, 또는 -50 ℃ 내지 -15 ℃, 또는 -50 ℃ 내지 -30 ℃, 또는 -50 ℃ 내지 -40 ℃일 수 있다.

제1 코팅은 제2 코팅보다 더 낮은 탄성 모듈러스를 가질 수 있다. 섬유의 외부가 벤딩되거나 외부 힘에 적용될 때 낮은 모듈러스는 발생하는 내부 응력을 효율적으로 소산 (dissipating) 시킴으로써 제1 코팅이 코어 및 클래딩을 보호하는 것을 허용할 수 있다.

제1 코팅의 인 시츄 모듈러스는 1 MPa 이하, 또는 0.50 MPa 이하, 또는 0.25 MPa 이하, 또는 0.20 MPa 이하, 또는 0.19 MPa 이하, 또는 0.18 MPa 이하, 또는 0.17 MPa 이하, 또는 0.16 MPa 이하, 또는 0.15 MPa 이하, 또는 0.01 MPa 내지 1.0 MPa, 또는 0.01 MPa 내지 0.50 MPa, 또는 0.01 MPa 내지 0.20 MPa일 수 있다.

제1 경화성 조성물은 또한 중합 개시제, 항산화제, 및 당업자에게 친숙한 다른 첨가제를 포함할 수 있다.

중합 개시제는 제1 코팅을 형성하기 위해 제1 조성물의 경화 (curing)와 연관된 중합 공정의 개시를 촉진할 수 있다. 중합 개시제는 열 개시제, 화학 개시제, 전자 빔 개시제, 및 광개시제를 포함할 수 있다. 많은 (메트)아크릴레이트-계 코팅 제제의 경우, 케토닉 광개시성 첨가제 및/또는 포스핀 옥사이드 첨가제와 같은 광개시제가 사용될 수 있다. 본 개시의 제1 코팅의 광형성 (photoformation)에서 사용될 때, 광개시제는 빠른 자외선 경화를 제공하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다.

적절한 광개시제는 다음을 포함할 수 있다: 1-히드록시시클로헥실페닐 케톤 (예를 들면, IRGACURE 184, BASF 공급); 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀 옥사이드 (예를 들면, 상업적 블렌드 IRGACURE 1800, 1850, 및 1700, BASF 공급); 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논 (예를 들면, IRGACURE 651, BASF 공급); 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀 옥사이드 (IRGACURE 819); (2,4,6-트리메틸벤조일)디페닐포스핀 옥사이드 (LUCIRIN TPO, BASF 공급 (뮌헨, 독일)); 에톡시(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀 옥사이드 (LUCIRIN TPO-L, BASF 공급); 및 이의 조합.

제1 경화성 조성물의 광개시제 성분은 단일 광개시제 또는 두 개 이상의 광개시제의 조합으로 이루어질 수 있다. 제1 경화성 조성물의 전체 광개시제 함량은 약 10 wt%까지, 또는 약 0.5 wt% 내지 약 6 wt%일 수 있다.

모노머, 올리고머, 및 중합 개시제에 더하여, 제1 경화성 조성물은 접착 촉진제, 강도 첨가제, 반응성 희석제, 항산화제, 촉매, 안정제, 광학 증백제, 특성-강화 첨가제, 아민 공력제 (synergist), 왁스, 윤활제, 및/또는 슬립제 (slip agent)와 같은 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 일부 첨가제는 중합 공정을 조절하도록 작동할 수 있고, 그럼으로써, 제1 경화성 조성물로부터 형성된 중합 생성물의 물리적 특성 (예를 들면, 모듈러스, 유리 전이 온도)에 영향을 준다. 다른 첨가제는 제1 경화성 조성물의 중합 생성물의 완전성 (integrity)에 영향을 줄 수 있다 (예를 들면, 해중합 (de-polymerization) 또는 산화성 분해에 대한 보호). 예를 들면, 제1 경화성 조성물은 미국 특허 제6,326,416호 및 제6,539,152호에 기재되듯이 운반체 (carrier)를 포함할 수 있고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 본 명세서에 병합된다.

제1 경화성 조성물에 접착 촉진제를 포함하는 것은 바람직할 수 있다. 접착 촉진제는 클래딩에 제1 코팅 및/또는 제1 조성물의 접착을 용이하게 할 수 있는 화합물이다. 적절한 접착 촉진제는 알콕시실란, 오르가노티타네이트, 및 지르코네이트를 포함한다. 대표적인 접착 촉진제는 하기를 포함한다: 3-머캡토프로필-트리알콕시실란 (예를 들면, 3-MPTMS, Gelest 공급 (Tullytown, Pa.)); 비스(트리알콕시실릴-에틸)벤젠; 아크릴옥시프로필트리알콕시실란 (예를 들면, (3-아크릴옥시프로필)-트리메톡시실란, Gelest 공급), 메타크릴옥시프로필트리알콕시실란, 비닐트리알콕시실란, 비스(트리알콕시실릴에틸)헥산, 알릴트리알콕시실란, 스티릴에틸트리알콕시실란, 및 비스(트리메톡시실릴에틸)벤젠 (United Chemical Technologies 공급 (Bristol, Pa.)); 미국 특허 제6,316,516호를 참조하고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 병합된다.

접착 촉진제는 제1 조성물에 약 0.02 pph 내지 약 10 pph, 또는 약 0.05 pph 내지 4 pph, 또는 약 0.1 pph 내지 약 2 pph, 또는 약 0.1 pph 약 1 pph의 양으로 존재할 수 있다.

제1 코팅 조성물은 미국 공개 특허 제20030077059호에 기재되듯이 또한 강도 첨가제 (strength additive)를 포함할 수 있고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 본 명세서에 병합된다. 대표적인 강도 첨가제는 N-(터트-부톡시카르보닐)-L-시스테인 메틸 에스테르, 펜타에리쓰리톨 테트라키스(3-머캡토프로피오네이트), (3-머캡토프로필)-트리메톡시실란; (3-머캡토프로필)트리메톡시실란, 및 도데실 머캡탄과 같은 머캡토-작용기 (mercapto-functional) 화합물을 포함한다. 강도 첨가제는 제1 경화성 조성물에 약 1 pph 미만, 또는 약 0.5 pph 미만, 또는 약 0.01 pph 내지 약 0.1 pph의 양으로 존재할 수 있다.

대표적인 항산화제는 티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-터트-부틸)-4-히드록시-페닐) 프로피오네이트] (예를 들면, IRGANOX 1035, BASF 공급)이다.

제1 경화성 조성물에 광학 증백제 (optical brightener)를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 대표적인 광학 증백제는 TINOPAL OB (BASF 공급); Blankophor KLA (Bayer 공급); 비스벤족사졸 (bisbenzoxazole) 화합물; 페닐쿠마린 (phenylcoumarin) 화합물; 및 비스(스티릴)비페닐 화합물을 포함한다. 광학 증백제는 제1 경화성 조성물에 0.005 pph - 0.3 pph의 농도로 존재할 수 있다.

또한, 제1 경화성 조성물에 아민 공력제 (amine synergist)를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 대표적인 아민 공력제는 트리에탄올아민; 1,4-디아자비시클로 (diazabicyclo)[2.2.2]옥탄 (DABCO), 트리에틸아민, 및 메틸디에탄올아민을 포함한다. 아민 공력제는 0.02 pph-0.5 pph의 농도로 존재할 수 있다.

제2 코팅은 기계적 손상 및 외부 환경으로부터 섬유를 보호할 수 있다. 제2 코팅은 하나 이상의 모노머를 포함하는 경화성 제2 조성물로부터 형성될 수 있다. 모노머는 에틸렌성 (ethylenically) 불포화 화합물을 포함할 수 있다. 경화성 제2 조성물은 또한 본 명세서에 좀더 충분히 기재되듯이, 하나 이상의 올리고머, 하나 이상의 중합 개시제, 및 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.

본 명세서에 달리 특정하거나 시사하지 않는 한, 경화성 제2 조성물에서 특정 성분의 중량 퍼센트 (wt%)는 첨가제-없는 기준에서 경화성 제2 조성물에서 존재하는 성분의 양을 나타낸다. 일반적으로, 모노머, 올리고머, 및 개시제의 중량 퍼센트는 합계 100%이다. 존재할 때, 첨가제의 양은 모노머, 올리고머, 및 개시제의 조합된 양에 대하여 백분의 일 (parts per hundred, pph) 단위로 본 명세서에 보고된다. 1 pph 레벨로 존재하는 첨가제는, 예를 들면, 조합된 모노머, 올리고머, 및 개시제의 매 100 g에 대하여 1 g의 양으로 존재한다.

비용을 절감하기 위하여, 제2 조성물의 올리고머 함량, 우레탄 올리고머 함량, 또는 우레탄 아크릴레이트 올리고머 함량은 최소화될 수 있다. 당해 분야에 알려진 일반적인 제2 조성물에 비하여, 본 제2 조성물의 올리고머 함량, 우레탄 올리고머 함량, 또는 우레탄 아크릴레이트 올리고머 함량은 특히 낮다. 올리고머, 우레탄 올리고머, 또는 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 본 개시의 제2 조성물에서 소수 (minority) 성분으로서 존재하거나 또는 완전히 부재할 수 있다. 올리고머, 우레탄 올리고머, 또는 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 제2 조성물에 약 3 wt% 이하, 또는 약 2 wt% 이하, 또는 약 1 wt% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 제2 조성물은 또한 올리고머, 우레탄 올리고머, 또는 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 없을 수 있다.

경화성 제2 조성물의 모노머 성분은 하나 이상의 모노머를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 모노머는 제2 조성물에 50 wt% 이상, 또는 약 75 wt% 내지 약 99 wt%, 또는 약 80 wt% 내지 99 wt%, 또는 약 85 wt% 내지 약 98 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

경화성 제2 조성물의 모노머 성분은 에틸렌성 불포화 화합물을 포함할 수 있다. 에틸렌성 불포화 모노머는 단일 작용기 또는 다 (poly) 작용기성일 수 있다. 작용기는 중합가능한 그룹 및/또는 가교를 용이하게 하거나 또는 가능하게 하는 그룹일 수 있다. 두 개 이상의 모노머의 조합에서, 구성 모노머는 단일작용기성, 다작용기성, 또는 단일작용기성 및 다작용기성 화합물의 조합일 수 있다. 에틸렌성 불포화 모노머에 대한 적절한 작용기는, 제한 없이, (메트)아크릴레이트, 아크릴아마이드, N-비닐 아마이드, 스티렌, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, 산 에스테르, 및 이들의 조합을 포함한다.

예시적인 단일 작용기성 에틸렌성 불포화 모노머는 제한 없이 하기를 포함한다: 히드록시알킬 아크릴레이트, 예를 들면, 2-히드록시에틸-아크릴레이트, 2-히드록시프로필-아크릴레이트, 및 2-히드록시부틸-아크릴레이트; 긴- 및 짧은-사슬 알킬 아크릴레이트, 예를 들면, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 아밀 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 펜틸 아크릴레이트, 이소아밀 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 헵틸 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 노닐 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 운데실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 옥타데실 아크릴레이트, 및 스테아릴 아크릴레이트; 아미노알킬 아크릴레이트, 예를 들면, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 아크릴레이트, 및 7-아미노-3,7-디메틸옥틸 아크릴레이트; 알콕시알킬 아크릴레이트, 예를 들면, 부톡시에틸 아크릴레이트, 페녹시에틸 (phenoxyethyl) 아크릴레이트 (예를 들면, SR339, Sartomer Company, Inc. 공급), 및 에톡시에톡시에틸 아크릴레이트; 단일 및 다중-고리 시클릭 방향족 또는 비-방향족 아크릴레이트, 예를 들면, 시클로헥실 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 디시클로펜타디엔 아크릴레이트, 디시클로펜타닐 아크릴레이트, 트리시클로데카닐 아크릴레이트, 보밀 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트 (예를 들면, SR423, Sartomer Company, Inc. 공급), 테트라히드로피우르푸릴(tetrahydrofiurfuryl) 아크릴레이트 (예를 들면, SR285, Sartomer Company, Inc. 공급), 카프로락톤 아크릴레이트 (예를 들면, SR495, Sartomer Company, Inc. 공급), 및 아크릴로일모르폴린; 알코올계 아크릴레이트, 예를 들면, 폴리에틸렌 글리콜 모노아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 모노아크릴레이트, 메톡시에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 에톡시디에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 및 여러가지 알콕시레이티드 알킬페놀 아크릴레이트, 예를 들면, 에톡시레이티드(4) 노닐페놀 아크릴레이트 (예를 들면, Photomer 4066, IGM Resins 공급); 아크릴아마이드, 예를 들면, 디아세톤 아크릴아마이드, 이소부톡시메틸 아크릴아마이드, N,N'-디메틸-아미노프로필 아크릴아마이드, N,N-디메틸 아크릴아마이드, N,N 디에틸 아크릴아마이드, 및 t-옥틸 아크릴아마이드; 비닐릭 화합물, 예를 들면, N-비닐피르롤리돈 및 N-비닐카프로락탐; 및 산 에스테르, 예를 들면, 말레익산 에스테르 및 푸마릭산 에스테르. 위에서 열거된 긴 및 짧은 사슬 알킬 아크릴레이트에 대하여, 짧은 사슬 알킬 아크릴레이트는 6 이하 탄소수를 갖는 알킬 그룹이고, 긴 사슬 알킬 아크릴레이트는 7 이상 탄소수를 갖는 알킬 그룹이다.

많은 적절한 모노머는 상업적으로 구할 수 있거나, 또는 당해 기술 분야에서 알려진 반응 계획을 사용하여 용이하게 합성된다. 예를 들면, 위에서 열거된 단일 작용기 모노머의 대부분은 적당한 알코올 또는 아마이드를 아크릴산 또는 아크릴로일 클로라이드와 반응시켜 합성될 수 있다.

대표적인 다작용기성 에틸렌성 불포화 모노머는, 제한 없이, 2 이상의 알콕시레이션 정도 (degree of alkoxylation)를 갖는 에톡시레이티드 비스페놀 A 디아크릴레이트와 같은 알콕시레이티드 비스페놀 A 디아크릴레이트를 포함한다. 제2 조성물의 모노머 성분은 하기를 포함할 수 있다: 에톡시레이티드 비스페놀 A 디아크릴레이트, 이것은 에톡시레이션 정도를 2 내지 약 30으로 가짐 (예를 들면, SR349 및 SR601, Sartomer Company, Inc. 공급, West Chester, Pa. 소재, 및 Photomer 4025 및 Photomer 4028, IGM Resins 공급), 또는 프로폭시레이티드 비스페놀 A 디아크릴레이트, 이것은 프로폭시레이션 정도를 2 이상, 예를 들면 2 내지 약 30으로 가짐; 알콕시레이션을 갖는 및 갖지 않은 메틸롤(methylol)프로판폴리아크릴레이트, 예를 들면, 에톡시레이티드 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 이것은 에톡시레이션 정도를 3 이상, 예를 들면 3 내지 30으로 가짐 (예를 들면, Photomer 4149, IGM Resins 공급, 및 SR499, Sartomer Company, Inc. 공급); 프로폭시레이티드-트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 이것은 프로폭시레이션 정도를 3 이상, 예를 들면, 3 내지 30으로 가짐 (예를 들면, Photomer 4072, IGM Resins 공급 및 SR492, Sartomer 공급); 디트리메틸롤프로판 테트라아크릴레이트 (예를 들면, Photomer 4355, IGM Resins 공급); 알콕시레이티드 글리세릴 트리아크릴레이트, 예를 들면, 프로폭시레이티드 글릴세릴 트리아크릴레이트, 이것은 프로폭시레이션 정도를 3 이상으로 가짐(예를 들면, Photomer 4096, IGM Resins 공급 및 SR9020, Sartomer 공급); 알콕시레이션을 갖는 및 갖지 않는 에리쓰리톨 폴리아크릴레이트, 예를 들면 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트 (예를 들면, SR295, Sartomer Company, Inc. 공급 (West Chester, Pa.)), 에톡시레이티드 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트 (예를 들면, SR494, Sartomer Company, Inc. 공급), 및 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트 (예를 들면, Photomer 4399, IGM Resins 공급, 및 SR399, Sartomer Company, Inc. 공급); 적절한 작용기 이소시아누레이트 (isocyanurate)를 아크릴산 또는 아크릴로일 클로라이드와 반응시켜 형성된 이소시아누레이트 폴리아크릴레이트, 예를 들면 트리스-(2-히드록시에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트 (예를 들면, SR368, Sartomer Company, Inc. 공급) 및 트리스-(2-히드록시에틸) 이소시아누레이트 디아크릴레이트; 알콕시레이션을 갖는 및 갖지 않는 알코올 폴리아크릴레이트, 예를 들면, 트리시클로데칸디메탄올 디아크릴레이트 (예를 들면, CD406, Sartomer Company, Inc. 공급) 및 에톡시레이티드 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 이것은 에톡시레이션 정도를 2 이상, 예를 들면 2 내지 30으로 가짐; 아크릴레이트를 비스페놀 A 디글리시딜에테르 등에 첨가하여 형성된 에폭시 아크릴레이트 (예를 들면, Photomer 3016, IGM Resins 공급); 및 단일 및 다중-고리 시클릭 방향족 또는 비-방향족 폴리아크릴레이트, 예를 들면, 디시클로펜타디엔 디아크릴레이트 및 디시클로펜탄 디아크릴레이트.

중합가능한 모이어티로서의 작용기성에 더하여, 단일 작용기 모노머는 또한 다른 목적으로 경화성 제2 조성물에 포함될 수 있다. 상기 단일 작용기 모노머 성분은, 예를 들면, 경화물 (cured product)이 물을 흡수하고, 다른 코팅 물질에 접착하고, 또는 응력 하에서 행동하는 정도에 영향을 미칠 수 있다.

제2 조성물은 올리고머 성분을 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다. 위에서 나타낸 바와 같이, 만약 존재한다면, 올리고머는 제2 조성물에 소수의 구성 성분으로서 존재할 수 있다. 하나 이상의 올리고머는 제2 조성물에 존재할 수 있다. 제2 조성물에 포함될 수 있는 올리고머의 하나의 부류는 에틸렌 불포화 올리고머이다. 사용될 때, 적절한 올리고머는 단일 작용기 올리고머, 다 작용기 올리고머, 또는 단일 작용기 올리고머 및 다 작용기 올리고머의 조합일 수 있다. 만약 존재한다면, 제2 조성물의 올리고머 성분은 지방족 및 방향족 우레탄 (메트)아크릴레이트 올리고머, 우레아 (메트)아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 및 폴리에테르 (메트)아크릴레이트 올리고머, 아크릴레이티드 아크릴릭 올리고머, 폴리부타디엔 (메트)아크릴레이트 올리고머, 폴리카보네이트 (메트)아크릴레이트 올리고머, 및 멜라민 (메트)아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제2 조성물은 우레탄 그룹, 우레탄 아크릴레이트 화합물, 우레탄 올리고머, 또는 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 없을 수 있다.

제2 조성물에서 올리고머 성분은 2작용기 올리고머를 포함할 수 있다. 2작용기성 올리고머는 하기 식 (I)에 따른 구조를 가질 수 있다:

F₁-R₁-[우레탄-R₂-우레탄]_m-R₁-F₁ (I),

여기서, F₁은 독립적으로 반응성 작용기일 수 있고, 예를 들면, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아마이드, N-비닐 아마이드, 스티렌, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, 또는 당해 기술 분야에 알려진 다른 작용기; R₁ 은, 독립적으로, -C_{2 -12}O-, -(C_{2 -4}-O)_n-, -C_{2 -12} O-(C_{2 -4} O)_n-, -C_{2 -12} O-(CO-C_{2 -5} O)_n-, 또는 -C_{2 -12} O-(CO-C_{2 -5} NH)_n-를 포함할 수 있고, 여기서 n은, 예를 들면 1 내지 10을 포함한, 1 내지 30의 전체 숫자이고; R₂는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리우레아, 또는 이들의 조합일 수 있으며; 그리고 m은, 예를 들면 1 내지 5를 포함한, 1 내지 10의 전체 숫자이다. 식 (I)의 구조에서, 우레탄 모이어티는 R₂ 및/또는 R₁과 디이소시아네이트의 반응으로부터 형성된 잔류물일 수 있다. 용어 "독립적으로"는 각각의 F₁이 다른 F₁과 다를 수 있다는 것을 나타내기 위해 본 명세서에서 사용되고, 이는 각각의 R₁에 대해서도 같다.

경화성 제2 조성물의 올리고머 성분은 다작용기 올리고머를 포함할 수 있다. 다작용기 올리고머는 하기 식 (II), 식 (III), 또는 식 (IV)에 따른 구조를 가질 수 있다:

다중우레탄-(F₂-R₁-F₂)_x (II)

폴리올-[(우레탄-R₂-우레탄)_m-R₁-F₂]_x (III)

다중우레탄-(R₁-F₂)_x (IV)

여기서, F₂는 1 내지 3의 작용기, 예를 들면, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아마이드, N-비닐 아마이드, 스티렌, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, 또는 당해 기술 분야에 알려진 다른 작용기를 독립적으로 나타낼 수 있고; R₁은 -C_{2 -12} O-, -(C_{2 -4} -O)_n-, -C_{2 -12} O-(C_{2 -4} -O)_n-, -C_{2 -12} O-(CO-C_{2 -5} O)_n-, 또는 -C_{2 -12} O-(CO-C_{2 -5} NH)_n-를 포함할 수 있고, 여기서 n은, 예를 들면 1 내지 5를 포함한, 1 내지 10의 전체 숫자이고; R₂는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리우레아, 또는 이들의 조합일 수 있으며; x는, 예를 들면 2 내지 5를 포함한, 1 내지 10의 전체 숫자이고; 그리고 m은, 예를 들면 1 내지 5를 포함한, 1 내지 10의 전체 숫자이다. 식 (II)의 구조에서, 다중 우레탄 그룹은 R₂와 다중 이소시아네이트의 반응으로부터 형성된 잔류물일 수 있다. 유사하게, 식 (III)의 구조에서 우레탄 그룹은 R₂ 및/또는 R₁에 디이소시아네이트의 결합을 따라 형성된 반응 생성물일 수 있다.

우레탄 올리고머는 지방족 또는 방향족 디이소시아네이트를 디히드릭 (dihydric) 폴리에테르 또는 폴리에스테르와, 가장 전형적으로는 폴리에틸렌 글리콜과 같은 폴리옥시알킬렌 글리콜과 반응시켜 준비될 수 있다. 우세하게 포화된 및 우세하게 비극성 지방족 디올을 선호하여 극성 폴리에테르 또는 폴리에스테르 글리콜은 피해야 한다는 것을 제외하고는, 수분-저항성 올리고머는 유사한 방식으로 합성될 수 있다. 이러한 디올은 에테르 또는 에스테르 그룹이 실질적으로 없을 수 있는 약 2-250 탄소 원자의 알칸 또는 알킬렌 디올을 포함할 수 있다.

폴리우레아 요소 (elements)는 이들 방법에 의해 준비된 올리고머에, 예를 들면, 합성 과정 중 디올 또는 폴리올을 디아민 또는 폴리아민으로 치환함으로써, 병합될 수 있다. 합성에서 사용된 디아민 또는 폴리아민이 충분히 비극성이고 포화라서 시스템의 수분 저항성을 위태롭게 하는 것을 방지한다면, 제2 코팅 조성물 내의 폴리우레아의 소수 비율의 존재는 코팅 성능에 유해하다고 고려되지 않는다.

유리 섬유 또는 제1 또는 다른 층으로 이전에 코팅된 유리 섬유에, 제2 조성물의 적용 이후, 제2 조성물의 중합 (경화)를 촉진하기 위해, 제2 코팅 조성물은 중합 개시제를 또한 함유할 수 있다. 본 발명의 조성물에서 사용하기에 적절한 중합 개시제는 열 개시제, 화학적 개시제, 전자 빔 개시제, 마이크로웨이브 개시제, 화학선-방사선 (actinic-radiation) 개시제, 광개시제를 포함할 수 있다. 많은 아크릴레이트계 코팅 제제 (formulations)에 대하여, 공지의 케토닉 광개시성 및/또는 포스핀 산화물 첨가제와 같은 광개시제가 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물에 사용될 때, 광개시제는 급속 자외선 경화를 제공하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 광개시제는 약 0.5 wt% 내지 약 10 wt%, 또는 약 1.5 wt% 내지 약 7.5 wt%, 또는 약 3 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

광개시제의 양은 코팅 조성물의 조기 겔화를 발생시키는 않으면서 타당한 경화 속도를 제공하기 위해 방사선 경화 (radiation cure)를 촉진하도록 조정될 수 있다. 바람직한 경화 속도는 약 90% 초과, 또는 95% 초과의 코팅 조성물의 경화를 일으키기에 충분한 속도일 수 있다. 주입 (dose) 대 모듈러스 곡선에서 측정되듯이, 약 75 ㎛의 코팅 두께를 위한 경화 속도는, 예를 들면, 1.0 J/㎠ 미만, 또는 0.5 J/㎠ 미만일 수 있다.

적절한 광개시제는, 제한 없이, 다음을 포함할 수 있다: 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐 포스핀 옥사이드 (예를 들면, Lucirin TPO); 1-히드록시시클로헥실페닐 케톤 (예를 들면, Irgacure 184, BASF 공급); (2,6-디에톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 (예를 들면, 상업적 블렌드 Irgacure 1800, 1850, 및 1700, BASF 공급); 2,2-디메톡실-2-페닐 아세토페논 (예를 들면, Irgacure,651, BASF 공급); 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐 포스핀 옥사이드 (예를 들면, Irgacure 819, BASF 공급); (2,4,6-트리에틸벤조일)디페닐 포스핀 옥사이드 (예를 들면, 상업적 블렌드 Darocur 4265, BASF 공급); 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온(one) (예를 들면, 상업적 블렌드 Darocur 4265, BASF 공급) 및 이들의 조합.

위에서 기재된 성분에 더하여, 본 발명의 제2 코팅 조성물은 첨가제 또는 첨가제들의 조합을 선택적으로 포함할 수 있다. 대표적인 첨가제는, 제한 없이, 항산화제, 촉매, 윤활제, 낮은 분자량의 비-가교성 수지, 접착 촉진제, 및 안정제를 포함한다. 첨가제는 중합 공정을 조절하도록 작동할 수 있고, 이에 의해, 조성물로부터 형성된 중합 생성물의 물리적 성질 (예를 들면, 모듈러스, 유리 전이 온도)에 영향을 미친다. 첨가제는 조성물의 중합 생성물의 완전성 (integrity)에 영향을 미칠 수 있다 (예를 들면, 해중합 (de-polymerization) 또는 산화성 분해에 대한 보호).

제2 조성물은 티오디에틸렌 비스(3,5-디-터트-부틸)-4-히드록시히드로시나메이트 (예를 들면, Irganox 1035, BASF 공급)을 항산화제로서 포함할 수 있다. 제2 조성물은 아크릴레이티드 산 접착 촉진제 (예를 들면, Ebecryl 170, UCB Radcure (Smyrna Ga.) 공급)를 포함할 수 있다. 이러한 물질의 선택과 관련된 고려뿐만 아니라, 제2 코팅 물질에 사용을 위한 다른 적절한 물질은 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있고, 미국 특허 제4,962,992호 및 제5,104,433호에 기재되어 있으며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 병합된다.

낮은 올리고머 함량을 갖고도, 본 제2 조성물은 높은 인장 강도 및 높은 탄성 모듈러스 (영률)를 갖는 제2 코팅 물질을 야기할 수 있다. 제2 코팅은 제1 코팅보다 더 높은 탄성 모듈러스 및 더 높은 유리 전이 온도를 가질 수 있다.

본 개시의 제2 조성물의 중합 생성물의 인장 강도는, 경화된 막대 (rod)의 형태로 준비될 때, 적어도 50 MPa일 수 있다. 상온 (~21 ℃)에서 경화된 코팅 막대에 대해 측정될 때, 제2 조성물의 경화된 생성물의 탄성 모듈러스는 약 1400 MPa 내지 약 2200 MPa, 또는 약 1700 MPa 내지 약 2100 MPa, 또는 약 1600 MPa 내지 약 3000 MPa일 수 있다. 제2 코팅의 탄성의 인 시츄 모듈러스는 1200 MPa 이상, 또는 1500 MPa 이상, 또는 1800 MPa 이상, 또는 2100 MPa 이상, 또는 2400 MPa 이상, 또는 2700 MPa 이상일 수 있다.

높은 모듈러스 제2 코팅은 기계적 손상에 대하여 섬유의 더 좋은 보호 및 더 좋은 마이크로벤딩 성능을 제공할 수 있다. 그러나, 섬유 성능을 궁극적으로 위태롭게 하는 제2 코팅에서 윈드 유도 점 결함 (wind induced point defects, WIPD) 및 편평 점 (flat spots)과 같은 결함을 발생시키는 인발 공정의 증가된 경향 때문에, 인발 타워에서 높은 모듈러스 제2 코팅의 빠른 속도 공정은 도전일 수 있다.

올리고머-없는 코팅, 우레탄-올리고머-없는 코팅, 및 우레탄-아크릴레이트-올리고머-없는 코팅의 개발 동안, 다른 성분들을 개질시키지 않고, 제제 (formulation)로부터 올리고머의 제거는, 2000 MPa를 초과하는 모듈러스를 갖는 제2 코팅을 야기할 수 있다는 것이 발견되었다. 그런 제2 코팅은 인발 타워에서 빠른 속도로 가공하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 작용기 사이에 길고 유연한 (flexible) (예를 들면, 에톡시레이티드) 사슬을 갖는 모노머를 포함하도록 제2 조성물을 제형 (formulating)함으로써 올리고머를 제거한 효과를 보상하는 것이 바람직할 수 있다. 길고 유연한 사슬은 가교 간의 거리를 증가시킬 수 있고, 가교 밀도를 감소시킬 수 있으며, 경화된 제2 코팅의 모듈러스를 궁극적으로 낮출 수 있다. 그런 모노머의 잠재적 문제점은 상기 모노머가 더 낮은 유리 전이 온도 (T_g)를 가질 수 있고, 경화된 제2 코팅의 T_g를 감소시키는 경향이 있을 수 있다는 것이다. 낮은 T_g는 적용할 때에 너무 연성인 물질을 야기할 수 있고, 빠른 속도로 가공하는 동안 결함을 초래할 수 있기 때문에, 낮은 T_g를 갖는 제2 코팅은 바람직하지 않을 수 있다. 더 높은 T_g의 제2 코팅은 상온에서 더 경성일 수 있고, 광 섬유에 더 좋은 기계적 보호를 제공할 수 있다. 그러나, 만약 T_g가 너무 높으면, 코팅은 충분히 강성 (stiff)이 될 수 있어, 가공 동안 섬유가 결함을 더욱 갖기 쉽도록 만들 수 있다.

본 개시의 제2 코팅은 섬유가 빠른 속도 인발 타워에서 결함-없이 가공되는 것을 계속해서 허용하면서도, 광 섬유에 적절한 기계적 보호 및 벤딩 둔감성을 주는 적정한 T_g를 갖는 제2 코팅을 달성하도록 설계될 수 있다.

제2 코팅 조성물의 경화 생성물로부터 준비된 경화 막대의 T_g는 적어도 약 50 ℃, 또는 적어도 55 ℃, 또는 적어도 60 ℃, 또는 55 ℃ 내지 65 ℃일 수 있다.

제2 조성물은 올리고머 성분, 우레탄 올리고머 성분, 또는 우레탄-아크릴레이트 올리고머 성분이 없을 수 있고, 모노머 성분은 에톡시레이티드(4) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머, 에톡시레이티드(30) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머, 및 에폭시 디아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다. 에톡시레이티드(4) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머는 약 50 wt% 내지 약 90 wt%, 또는 약 60 wt% 내지 약 80 wt%, 또는 약 70 wt% 내지 약 75 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 에톡시레이티드(30) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머는 약 5 wt% 내지 약 20 wt%, 또는 약 7 wt% 내지 약 15 wt%, 또는 약 8 wt% 내지 약 12 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 에폭시 디아크릴레이트 모노머는 약 5 wt% 내지 약 25 wt%, 또는 약 10 wt% 내지 약 20 wt%, 또는 약 12 wt% 내지 약 18 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

제2 조성물은 올리고머 성분, 우레탄 올리고머 성분, 또는 우레탄-아크릴레이트 올리고머 성분이 없을 수 있고, 모노머 성분은 에톡시레이티드(4) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머, 에톡시레이티드(10) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머, 및 에폭시 디아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다. 에톡시레이티드(4) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머는 약 30 wt% 내지 약 80 wt%, 또는 약 40 wt% 내지 약 70 wt%, 또는 약 50 wt% 내지 약 60 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 에톡시레이티드(10) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머는 약 10 wt% 내지 약 50 wt%, 또는 약 20 wt% 내지 약 40 wt%, 또는 약 25 wt% 내지 약 35 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 에폭시 디아크릴레이트 모노머는 약 5 wt% 내지 약 25 wt%, 또는 약 10 wt% 내지 약 20 wt%, 또는 약 12 wt% 내지 약 18 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

제2 조성물은 올리고머 성분, 우레탄 올리고머 성분, 또는 우레탄-아크릴레이트 올리고머 성분이 없을 수 있고, 모노머 성분은 에톡시레이티드(4) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머, 에톡시레이티드(10) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머, 에톡시레이티드(30) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머, 및 에폭시 디아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다. 에톡시레이티드(4) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머는 약 40 wt% 내지 약 80 wt%, 또는 약 60 wt% 내지 약 70 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 에톡시레이티드(10) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머는 약 1 wt% 내지 약 30 wt%, 또는 약 5 wt% 내지 약 10 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 에톡시레이티드(30) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머는 약 5 wt% 내지 약 20 wt%, 또는 약 10 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 에폭시 디아크릴레이트 모노머는 약 5 wt% 내지 약 25 wt%, 또는 약 15 wt%의 양으로 존재할 수 있다.

제2 조성물은 올리고머 성분, 우레탄 올리고머 성분, 또는 우레탄-아크릴레이트 올리고머 성분이 없을 수 있고, 모노머 성분은 에톡시레이티드(10) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트 모노머, 에톡시레이티드(4) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머, 및 에폭시 디아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다. 에톡시레이티드(10) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머는 약 10 wt% 내지 약 50 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트 모노머는 약 5 wt% 내지 약 40 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 에톡시레이티드(4) 비스페놀-A 디아크릴레이트 모노머는 약 10 wt% 내지 약 55 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 에폭시 디아크릴레이트 모노머는 약 15 wt%까지의 양으로 존재할 수 있다.

제2 조성물은 약 40 wt% 내지 80 wt%의 에톡시레이티드 (4) 비스페놀 A 모노머, 약 0 wt% 내지 약 30%의 에톡시레이티드 (10) 비스페놀 A 모노머, 약 0 wt% 내지 약 25% wt%의 에톡시레이티드 (30) 비스페놀 A 모노머, 약 5 wt% 내지 18 wt%의 에폭시 아크릴레이트, 약 0 wt% 내지 10 wt%의 트리시클로데칸 디메탄올디아크릴레이트 모노머, 약 0.1 wt% 내지 40%의 하나 이상의 광개시제, 약 0 중량pph 내지 5 중량 pph의 슬립 (slip) 첨가제; 및 0 중량pph 내지 약 5 중량pph의 항산화제를 포함할 수 있다. 제2 조성물은 3 % 이하의 올리고머, 또는 1% 이하의 올리고머를 더욱 포함할 수 있거나, 또는 올리고머가 없을 수 있다. 에폭시 아크릴레이트는 에폭시 아크릴레이트 모노머일 수 있다. 에폭시 아크릴레이트는 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트일 수 있다. 에폭시 아크릴레이트는 개질되지 않은 에폭시 아크릴레이트일 수 있고, 예를 들면, 지방산, 아민, 산, 또는 방향족 작용기성으로 개질되지 않은 에폭시 아크릴레이트일 수 있다. 그런 조성물은 45 ℃에서 적어도 약 3 Poise의 점도를 가질 수 있고, 경화된 경우, 약 1400 MPa 내지 약 2100 MPa의 영률을 나타낼 수 있다. 조성물은 적어도 약 55 ℃의 유리 전이 온도를 나타낼 수 있다. 모노머성 성분은 적어도 10 알콕시 그룹을 갖는 알콕시레이티드 비스페놀 A 디아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다.

코팅된 광 섬유가 프리폼으로부터 인발된 후에, 제1 및 제2 경화성 조성물은 코팅된 광 섬유의 유리 부분에 적용될 수 있다. 제1 및 제2 조성물은 냉각 이후 곧바로 적용될 수 있다. 그 후, 경화성 조성물은 경화되어 코팅된 광 섬유를 생산할 수 있다. 경화 방법은, 코팅 조성물의 속성에 따라, 열적, 화학적, 또는 적용된 경화성 조성물을 유리 섬유 상에서 자외선에 노출시킴에 의하는 것과 같은 방사선 유도된 화학선 방사선, 마이크로웨이브 방사선, 또는 전자 빔일 수 있고, 중합 개시제가 사용된다. 인발 공정을 따라 제1 경화성 조성물 및 제2 경화성 조성물 모두를 순차적으로 적용하는 것이 유리할 수 있다. 이동성 유리 섬유에 경화성 조성물의 이중층을 적용하는 방법은 미국 특허 제4,474,830호 및 제4,585,165호에 기재되고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 병합된다. 제2 경화성 조성물을 적용시키고 경화시켜 제2 코팅을 형성시키기 전에, 제1 경화성 조성물은 택일적으로 적용 및 경화되어 제1 코팅 물질을 형성시킬 수 있다.

본 명세서에 기재된 것과 같이 적은 벤딩 손실, 작은 케이블 컷오프 파장, 및 큰 모드 필드 직경을 가지는 코팅된 섬유는 높은 인발 속도에서 수행되는 공정에서 달성될 수 있다. 코팅된 섬유 생산의 인발 속도는 25 m/s 초과, 또는 30 m/s 초과, 또는 40 m/s 초과, 또는 45 m/s 초과일 수 있다.

실시예

본 개시에 따른 대표적인 코팅된 섬유는 제작되었고, 이의 선택된 장점을 입증하기 위해 테스트 되었다. 일련의 10 개의 섬유가 본 실시예를 위해 제조되었다. 상기 섬유는 샘플 섬유로서 참조될 수 있고, 하기의 논의에서 1-10의 숫자로 식별될 것이다. 또한, 다섯의 상업적인 코팅된 섬유는 비교 목적을 위해 고려되었다. 상기 상업적 섬유는 Corning Incorporated로부터 공급된 SMF28e+^® 섬유였다. 상기 상업적 섬유는 하기의 논의에서 11-15의 숫자로 식별될 것이다.

샘플 섬유 1-10의 상대적 굴절률 프로파일은 기본적으로 동일하였다. 상기 섬유 중 하나에 대해 측정된 대표적인 프로파일은 도 5에서 나타난다. 상기 프로파일은 도 3에 도시된, Δ_2min < 0% 및 Δ₄ = 0%를 가진 개략적 프로파일과 유사하다. 도 5의 도시 (depiction)에서, r = 0는 섬유의 중심선에 대응한다. 양 및 음의 반경 값은 중심선으로부터 반대 방향에서 방사상 크기의 위치에 대응한다. 샘플 섬유 1-10의 유리 부분은 중심 코어 영역 (1), 내부 클래딩 영역 (2), 및 외부 클래딩 영역 (4)을 포함하였다. 외부 클래딩 영역 (4)는 62.5 μm의 외부 반경 r₄까지 확장되었다. 샘플 섬유 1-10은 제1 코팅 및 제2 코팅을 더 포함하였다. 제1 코팅의 외부 직경은 190 μm 였고, 제2 코팅의 외부 직경은 242 μm 였다. 본 명세서의 이하에서 논의되듯이, 코팅 특징 및 인발 속도는 일련의 샘플 섬유에 관하여 달리하였다. 상업적 섬유 11-15는 도 6에서 도시된 SMF28e+^® 굴절률 프로파일, 및 하기의 본 명세서에 기재된 특징을 갖는 제1 및 제2 코팅을 가진다.

섬유 코팅

섬유는 종래의 인발 공정에서 42 m/s 내지 50 m/s의 속도로 제조되었다. 인발 공정 동안, 제1 및 제2 코팅 조성물은 적용되었고, UV 조사 (UV radiation)로 경화되었다. 인발 스테이션은 제1 및 제2 조성물을 경화하여 코팅을 만들기 위해 2 개의 제2 UV 램프 및 1개의 제1 UV 램프를 갖추었다.

본 개시에 따른 제1 코팅에 대한 대표적인 경화성 조성물 A-H는 아래에서 나타난다.

Photomer 4003은 IGM Resins으로부터 공급된 에톡시레이티드노닐 페놀 아크릴 레이트이다 (지금은 Photomer 4066로서 이용 가능함). Photomer 4096은 IGM Resins으로부터 공급된 프로필레이티드노닐 페놀 아크릴레이트이다. BR3741는 Dymax Oligomers 및 Coatings로부터 공급된 지방족 폴리에테르 우레탄 아크릴레이트 올리고머이다. N-비닐 카프로락탐은 ISP Technologies, Inc로부터 공급된다. TPO는 BASF로부터 공급된 광개시제이다. IRGANOX 1035는 BASF로부터 공급된 항산화제이다. (3-아크릴옥시프로필) 트리메톡시실란은 Gelest로부터 공급된 접착 촉진제이다. 펜타에리쓰리톨 머캡토프로피오네이트는 Aldrich로부터 공급된다. UVITEX OB는 BASF로부터 공급된 광학 증백제이다.

경화성 제1 조성물 F는 샘플 섬유 1-8에 적용되었다. 올리고머 및 모노머는 60 ℃에서 10 분 이상 동안 함께 혼합되었다. 그 후 광개시제 및 첨가제가 첨가되었고, 혼합은 한 시간 동안 계속되었다. 마지막으로, 접착 촉진제가 첨가되었고, 혼합은 30분 동안 계속 되었다. 결과 용액은 섬유에 적용되고 제1 코팅을 형성하기 위해 UV-경화되었다. 샘플 섬유 9-10 및 상업적 섬유 11-15는 DSM에 의해 제공된 CPC6 시리즈로부터의 상업적 제1 조성물이 사용되었다. CPC6 제1 조성물의 구성 성분은 판매 회사 소유이고, 본 발명자에게는 알려지지 않는다.

본 개시에 따른 제2 코팅에 대한 대표적인 경화성 조성물 J-L은 아래에서 나타난다.

SR601/Photomer 4028은 Sartomer 또는 IGM Resins으로부터 공급된 에톡시레이티드(4)비스페놀 A 모노머이다. CD9038은 Sartomer로부터 공급된 에톡시레이티드(30)비스페놀 A 모노머이다. Photomer 3016는 IGM Resins로부터 공급된 에폭시 디아크릴레이트 모노머이다. SR602는 Sartomer로부터 공급된 에톡시레이티드(10)비스페놀 A 모노머이다. KWS4131는 Dymax Oligomers 및 Coatings로부터 공급된 폴리에테르-우레탄 디아크릴레이트 올리고머이다. IRGACURE 184는 BASF로부터 공급된 광개시제이다. TPO는 BASF로부터 공급된 광개시제이다. DC190는 Dow Corning으로부터 공급된 유체 슬립 첨가제이다. IRGANOX 1035는 BASF로부터 공급된 항산화제이다.

경화성 제2 조성물 J은 본 실시예의 샘플 섬유 1-8에 적용되었다. 상기 조성물은 상업적 혼합 장비를 사용하여 나열된 성분으로부터 제조되었다. 상기 모노머 성분은 중량이 확인되었고, 가열된 용기 (kettle) 속에 도입되었고, 약 50℃ 내지 65℃의 온도로 함께 혼합되었다. 균일 혼합물이 얻어질 때까지 혼합은 계속되었다. 그 다음, 광개시제는 중량이 확인되었고, 혼합 동안 균질 용액 속에 도입되었다. 마지막으로, 나머지 성분은 중량이 확인되었고, 혼합 동안 상기 용액 속에 도입되었다. 다시 균질 용액이 얻어질 때까지 혼합은 계속되었다. 상기 균질 용액은 섬유에 적용되었고, 제2 코팅을 형성하기 위해 UV 조사로 경화되었다. 샘플 섬유 9-10 및 상업적 섬유 11-15는 DSM에 의해 제공된 CPC6 시리즈로부터 상업적 제2 조성물을 사용하였다. CPC6 제2 조성물의 구성 성분은 판매 회사 소유이고, 본 발명자에게는 알려지지 않는다. 상기 CPC6 제1 및 제2 코팅의 인 시츄 모듈러스 및 상기 CPC6 제1 코팅의 유리 전이 온도 (T_g)는 이하에서 알려지고 보고된다.

테스트 방법

제1 코팅, 제2 코팅, 및 코팅된 섬유의 선택된 특징은 본 실시예에서 보고된다. 코팅된 섬유의 보고된 특징은 1310 nm에서 모드 필드 직경, 22 m 케이블 컷오프 파장, 1310 nm에서 MAC#, 및 와이어 메쉬 커버된 드럼 테스트를 사용하여 1310 nm, 1550 nm, 및 1625 nm에서 마이크로벤딩 유발된 감쇠를 포함한다. 상기 제1 코팅의 보고된 특징은 인 시츄 모듈러스 및 유리 전이 온도를 포함한다. 제2 코팅의 보고된 특징은 인 시츄 모듈러스를 포함한다. 상기 모드 필드 직경은 상술한 본 명세서에 기재된 Peterman II 방법을 사용하여 평가된다. 나머지 보고된 특징을 결정하기 위해 사용된 상기 방법은 이제 기재된다.

컷오프 파장

2m 섬유 컷오프 파장은 표준 2m 섬유 컷오프 테스트, FOTP-80 (EIA-TIA-455-80)에 의해, "2m 섬유 컷오프", "측정된 컷오프", 또는 "2m 컷오프"로서 또한 알려진, "섬유 컷오프 파장"을 생산하기 위해 측정될 수 있다. FOTP-80 표준 테스트는 제어된 양의 벤딩을 사용하여 고차 모드 (higher order mode)를 스트립 아웃 (strip out)하거나, 섬유의 스펙트럼 응답을 다중 모드 섬유의 스펙트럼 응답으로 정상화하기 위해 수행된다.

22m 컷오프 파장은 대략적으로 EIA-445 Fiber Optic Test Procedures에서 기재된 케이블 컷오프 테스트로부터 결정된 컷오프 파장이고, 상기 EIA-445 Fiber Optic Test Procedures는 EIA-TIA Fiber Optics Standards (Electronics Industry Alliance--Telecommunications Industry Association Fiber Optics Standards, FOTP's로서 더 일반적으로 알려짐)의 부분이다. 상기 케이블 컷오프 측정은 EIA-455-170 Cable Cutoff Wavelength of Single-mode Fiber by Transmitted Power, 또는 "FOTP-170"에서 기재된다. 상기 케이블 컷오프 파장은 LP01 모드에 대해 보고된다.

마이크로벤딩 손실 - 와이어 메쉬 커버된 드럼 테스트

와이어 메쉬 커버된 드럼 테스트에서, 400 mm 직경의 알루미늄 드럼은 와이어 메쉬로 감싸진다. 상기 메쉬는 스트레칭 없이 단단히 감싸진다. 상기 와이어 메쉬는 홀 (holes), 딥 (dips), 또는 손상 없이 온전해야 한다. 본 명세서에서 측정에 사용된 와이어 메쉬 물질은 와이어 클로스 (cloth)로 엮인 내부식성 타입 304 스테인리스 강으로부터 만들어지고, 하기의 특징을 가진다: 선형의 인치 당 메쉬: 165x165, 와이어 직경: 0.0019”, 오프닝 폭: 0.0041”, 및 오픈 면적 %: 44.0. 도파관 섬유의 규정된 길이 (750 m)는 80 (+/- 1) 그램의 장력을 적용하는 동안 0.050 cm 테이크-업 피치 (take-up pitch)에서 와이어 메쉬 드럼 상에 1 m/s로 감긴다. 섬유의 규정된 길이의 말단은 장력을 유지하기 위해 테이핑되고, 섬유 교차점은 없다. 광섬유의 감쇠는 선택된 파장 (전형적으로, 1200-1700 nm 범위 내, 예를 들면, 1310 nm 또는 1550 nm 또는 1625 nm)에서 측정된다. 참조 감쇠는 매끄러운 드럼 상에 감긴 광섬유에 대해 측정된다 (즉, 와이어 메쉬가 없는 드럼). 메끄러운 드럼 상에서 수행된 측정에 비교하여, 와이어 메쉬를 가진 드럼상에서 수행된 측정에서 섬유 감쇠 (dB/km)의 증가는 선택된 파장에서 섬유의 와이어 메쉬 커버된 드럼 감쇠로서 보고된다.

제1 코팅- 인-시츄 모듈러스

6-인치 섬유 샘플은 본 측정을 위해 사용되었다. 6-인치 샘플의 중심으로부터 1-인치 부분은 윈도우 스트리핑되었고, 이소프로필 알코올로 와이핑 된다. 상기 샘플은 상기 샘플을 붙인 10 mm x 5 mm 알루미늄 탭을 갖춘 샘플 홀더/정렬 (alignment) 스테이지 상에 장착되었다. 2개의 탭은 10 mm 길이가 2 개의 탭들 사이의 5 mm 간격으로 수평하게 놓여지도록 세팅되었다. 상기 섬유는 탭에 걸쳐서 샘플 홀더 상에 수평으로 놓여졌다. 섬유의 코팅된 말단은 하나의 탭 위에 위치되었고, 중간에 상기 탭들 사이의 5 mm 공간으로 확장되었으며, 스트리핑된 유리는 5 mm 간격의 나머지 절반에 걸쳐 위치하되, 다른 탭에 위치되었다. 상기 샘플은 줄 세워졌고, 그 후 밖으로 비켜져, 접착제의 작은 점 (small dot)이 5 mm에 가장 가까운 각각의 탭의 절반에 적용될 수 있다. 그 후, 섬유는 다시 가져와 탭들에 걸치고, 중앙에 두게 되었다. 그 후, 정렬 스테이지는 접착제가 섬유에 딱 접촉할 때까지 올려졌다. 그 후, 코팅된 말단은 상기 접착제를 통해 당겨졌고, 그 결과 탭들 사이에 5 mm 간격에서 샘플의 대부분은 스트립핑된 유리였다. 코팅된 말단의 맨 끝 (very tip)은 탭 상의 접착제를 넘어 확장되었고, 이에 의해 측정될 영역은 노출되어 남겨졌다. 샘플은 건조되기 위해 남겨졌다. 상기 탭에 고정된 섬유의 길이는 5 mm까지 다듬어졌다. 접착제에 담지된 (embedded) 코팅된 길이, (탭들 사이에) 비-담지된 길이, 및 말단-면 (end-face) 제1 직경이 측정되었다.

측정은 Rheometrics DMTA IV 장치 상에서 9e^-6 (1/s)의 일정한 변형으로 실온 (~21 ℃)에서 45 분 동안 수행되었다. 계측 길이는 15 mm였다. 힘 및 길이의 변화는 기록되었고, 제1 모듈러스의 계산을 위해 사용되었다. 샘플은 섬유와의 접촉이 없는 것을 보장하여 샘플이 클램프들에 정면으로 확보되도록 15mm의 클램핑 길이 (clamping length)와 간섭할 수 있는 탭들로부터 어떤 에폭시를 제거함으로써 제조되었다. 장치 힘이 0이 되면, 비-코팅된 말단은 하부 클램프 (측정 프로브)에 설치되었다. 섬유의 코팅된 말단을 포함하는 탭은 상부 (고정) 클램프에 설치되었다. 그 후, 테스트는 실행되었고, 분석이 완료되면 샘플은 제거되었다.

제1 코팅 - 유리 전이 온도 (T_g)

제1 코팅의 유리 전이 온도는 제1 코팅 조성물로부터 형성된 경화된 필름 형태로 샘플을 사용하여 측정되었다. 상기 유리 전이 온도는 장력에서 Rheometrics DMTA IV와 같은 장치로부터 얻어진 tanδ 곡선의 피크를 결정함으로써 측정되었다. 상기 샘플의 폭, 두께, 및 길이는 프로그램의 "Sample Geometry" 섹션에 입력되었다. 상기 샘플은 설치되었고, 그 후. 약 -85℃로 냉각되었다. 안정되면, 온도 램프는 하기의 파라미터를 사용하여 실행되었다:

주파수 : 1Hz

스트레인 (Strain) : 0.3%

가열 속도 : 2℃/min.

최종 온도 : 150℃

최초 정적 힘 = 20.0 [g]

정적 > 동적 힘 = 10.0 [%]

Tg는 tanδ 피크의 최대값으로서 정의되고, 여기서 tanδ 피크는 하기와 같이 정의된다:

tanδ = E''/E'

여기서 E''는 손실 모듈러스이고, 이는 변형 (deformation)의 싸이클에서 열로서 에너지의 손실에 비례하고, 그리고 E'는 저장 또는 탄성 모듈러스이고, 이는 변형의 사이클에서 저장된 에너지에 비례한다.

제2 코팅- 인-시츄 모듈러스

제2 코팅의 인 시츄 모듈러스는 코팅된 섬유로부터 제조된 섬유 튜브-오프 (tube-off) 샘플을 사용하여 측정되었다. 0.0055 인치 밀러 스트리퍼 (miller stripper)는 코팅된 섬유의 말단으로부터 대략 1 인치 아래에 클램핑되었다. 섬유의 이러한 1-인치 영역은 액체 질소의 증기 속으로 담궈졌고, 3초 동안 유지되었다. 그 후, 상기 섬유는 제거되었고, 재빨리 스트리핑 되었다. 그 후, 상기 섬유의 스트리핑된 말단은 검사되었다. 만약 코팅이 섬유의 유리 부분 상에 남겨져 있다면, 튜브-오프 샘플은 결함이 있는 것으로 여겨지고, 새로운 튜브-오프 샘플이 제조되었다. 적절한 튜브-오프 샘플은 유리로부터 깨끗하게 스트리핑되고, 제1 및 제2 코팅을 가진 중공 (hollow) 튜브로 이루어진 하나이다. 유리, 제1 및 제2 코팅의 직경은 스트리핑되지 않은 섬유의 말단-면으로부터 측정되었다.

섬유 튜브-오프 샘플은 제2 코팅의 인 시츄 모듈러스를 얻기 위해 샘플 게이지 길이 11 mm에서 Rheometrics DMTA IV 장치를 사용하여 실행되었다. 폭, 두께, 및 길이는 결정되었고, 장치의 작동 소프트웨어에 대한 입력으로서 제공되었다. 샘플은 설치되었고, 하기의 파라미터를 사용하여 주위 온도 (21℃)에서 타임 스윕 프로그램 (time sweep program)을 사용하여 실행되었다:

진동수 : 1 Rad/sec

스트레인 (strain) : 0.3%

전체 시간 = 120 초

측정 당 시간 = 1 초

최초 정적 힘 = 15.0 [g]

정적 > 동적 힘 = 10.0 [%]

완료되면, 마지막 다섯 E' (저장 모듈러스) 데이타 점은 평균이 내어졌다. 각각 샘플은 전체 15 개의 데이터 점을 위해 3번 실행되었다 (각각의 실행을 위한 새로운 샘플). 3 번 실행의 평균 값이 보고되었다.

결과

표 1은 샘플 섬유 1-10 및 상업적 섬유 11-15의 섬유 인발 속도 및 코팅 특징을 요약한다. 샘플 섬유 1-8의 제1 코팅의 인 시츄 모듈러스는 0.085 MPa 이었고, 샘플 섬유 9-10 및 상업적 섬유 11-15의 제1 코팅의 인 시츄 모듈러스는 0.4 MPa 이었다. 유리 전이 온도 (T_g)는 샘플 섬유 1-8에 대해 -55 ℃ 이었고, 샘플 섬유 9-10 및 상업적 섬유 11-15에 대해 -32 ℃ 이었다. 샘플 섬유 1-8의 제2 코팅의 인 시츄 모듈러스는 1700 MPa 이었고, 샘플 섬유 9-10 및 상업적 섬유 11-15의 제2 코팅의 인 시츄 모듈러스는 1000MPa 이었다. 샘플 섬유 1-10의 인발 속도는 42 m/s 내지 50 m/s 이었다.

코팅 속성

섬유	인발 속도 (m/s)	제1 조성물	제1 인 시츄 모듈러스 (MPa)	제1 Tg (℃)	제2 조성물	제2 인 시츄 모듈러스 (MPa)
1	42	F	0.085	-55	J	1700
2	42	F	0.085	-55	J	1700
3	42	F	0.085	-55	J	1700
4	45	F	0.085	-55	J	1700
5	45	F	0.085	-55	J	1700
6	45	F	0.085	-55	J	1700
7	45	F	0.085	-55	J	1700
8	50	F	0.085	-55	J	1700
9	50	CPC6	0.4	-32	CPC6	1000
10	45	CPC6	0.4	-32	CPC6	1000
11		CPC6	0.4	-32	CPC6	1000
12		CPC6	0.4	-32	CPC6	1000
13		CPC6	0.4	-32	CPC6	1000
14		CPC6	0.4	-32	CPC6	1000
15		CPC6	0.4	-32	CPC6	1000

표 2는 섬유의 측정된 속성을 요약한다. 샘플 섬유 1-8은 본 개시에 따른 제1 및 제2 코팅과 함께 본 개시에 따른 상대적 굴절률 프로파일을 가진 유리 부분을 포함하였다. 샘플 섬유 9-10은 상업적 제1 및 제2 코팅과 함께 본 개시에 따른 상대적 굴절률 프로파일을 가진 유리 부분을 포함하였다. 상업적 섬유 11-15는 상업적 제1 및 제2 코팅과 함께 상업적 상대적 굴절률 프로파일을 포함하였다. 표 2에서 제시된 결과는 샘플 섬유 1-8이 상업적 섬유 11-15보다 상대적으로-감소된 와이어 메쉬 커버된 드럼 마이크로벤딩 감쇠 손실을 나타낸다는 것을 표시한다. 샘플 섬유 9-10은 중간 레벨의 마이크로벤딩 감쇠 손실을 나타낸다. 바람직한 마이크로벤딩 성능일 뿐만 아니라, 1310 nm의 작은 22 m 케이블 컷오프 파장에서 큰 모드 필드 직경은 샘플 섬유 1-10에 대해 관찰되었다. 샘플 섬유 1-10의 향상된 섬유는 본 실시예에서 고려된 전체 범위의 인발 속도에 대해 관찰되었다.

섬유 속성

섬유	1310 nm 에서 MFD (㎛)	2m 컷오프 (nm)	와이어 메쉬 커버된 드럼 마이크로벤딩 유발된 감쇠 (dB/km)
			1310 nm	1550 nm	1625 nm
1	9.24	1270	0.000	0.003	0.011
2	9.14	1268	-0.009	0.000	-0.003
3	9.25	1346	0.021	0.020	0.007
4	9.14	1278	0.012	0.016	0.024
5	9.19	1285	0.013	0.015	0.013
6	9.22	1307	0.012	0.017	0.032
7	9.20	1285	0.004	0.013	0.032
8	9.18	1289	0.004	0.005	0.003
9	9.20	1269	0.012	0.035	0.055
10	9.20	1280	0.008	0.025	0.051
11	9.06	1294	0.010	0.032	0.059
12	9.26	1312	0.034	0.059	0.096
13	9.32	1307	0.014	0.066	0.106
14	9.16	1260	0.012	0.068	0.126
15	9.36	1252	0.029	0.105	0.197

특별히 달리 언급되지 않는 한, 본 명세서에 설명된 임의의 방법은 그것의 단계들이 특정 순서대로 수행되어야만 하는 것은 아니다. 따라서, 방법 청구항이 그것의 단계들에 의해 따라야 하는 순서를 실제로 기재하지 않거나, 아니면 단계들이 특정 순서로 한정된다고 청구항이나 발명의 설명에 특별히 기재되지 않는 경우에는, 임의의 특정 순서가 추론된다고 결코 의도되어서는 안된다.

다양한 변형 및 변경이 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 발명에 대해 만들어질 수 있음은 당업자에게 명확할 것이다. 따라서, 본 발명이 첨부된 청구항 및 이들의 균등물의 범주 내의 제공된 본 발명의 변형 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (19)

1. 광 도파관 (waveguide) 섬유로서, 상기 광 도파관 섬유는,
   반경 r₁, 및 순수 실리카에 대해 측정된 %로 상대적 굴절률 Δ₁(r)을 가지는 중심 코어 영역, 상기 상대적 굴절률 Δ₁(r)은 최대값 Δ_{1 max}를 가짐;
   클래딩 (cladding), 상기 클래딩은 상기 중심 코어 영역을 둘러싸는 내부 클래딩 영역 및 상기 내부 클래딩 영역을 둘러싸는 외부 클래딩 영역을 포함하고, 상기 내부 클래딩 영역은 외부 반경 r₂ > 8μm 및 순수 실리카에 대해 측정된 %로 상대적 굴절률 Δ₂(r)을 가지고, 상기 상대적 굴절률 Δ₂(r)은 최대값 Δ_{2 max} 및 최소값 Δ_{2 min} 가지고, 상기 외부 클래딩 영역은 순수 실리카에 대해 측정된 %로 상대적 굴절률 Δ₄을 가지고, 상기 상대적 굴절률 Δ₄은 양 (positive)이고, 상기 최대값 Δ_{1 max} 미만이고, 상기 상대적 굴절률 Δ₄은 상기 최소값 Δ_{2 min} 을 0.002% 이상 초과함;
   상기 외부 클래딩 영역을 둘러싸는 제1 코팅, 상기 제1 코팅은 0.20 MPa 미만의 인 시츄 (in situ) 모듈러스 (modulus) 및 -35℃ 미만의 인 시츄 유리 전이 온도를 가짐; 및
   상기 제1 코팅을 둘러싸는 제2 코팅, 상기 제2 코팅은 1500 MPa 초과의 인 시츄 모듈러스를 가지며, 제2의 코팅 조성물은 적어도 10 알콕시 그룹을 갖는 알콕시레이티드 비스페놀 A 디아크릴레이트 모노머를 포함함;
   을 포함하고, 여기서 상기 광 도파관 섬유는 1310 nm의 파장에서 8.8 μm 초과의 모드 필드 직경 (mode field diameter), 1360 nm 미만의 2m 컷오프 파장, 및 1550 nm의 파장에서 0.030 dB/km 미만의 와이어 메쉬 커버된 드럼 마이크로벤딩 손실을 나타내는 광 도파관 섬유.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상대적 굴절률 Δ₄는 0.010% 이상인 광 도파관 섬유.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 내부 클래딩 영역의 폭은 3 μm 내지 13 μm 인 광 도파관 섬유.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 상대적 굴절률 Δ₄은 상기 최소값 Δ_{2 min} 을 0.02% 이상 초과하는 광 도파관 섬유.
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 클래딩은 상기 내부 클래딩 영역과 상기 외부 클래딩 영역 사이에 하락한 굴절률 클래딩 영역 (depressed index cladding region)을 더 포함하고, 상기 하락한 굴절률 클래딩 영역은 최소값 Δ_{3 min}을 가진 상대적 굴절률 Δ₃(r)을 가지고, 상기 최소값 Δ_{3 min}은 상기 최소값 Δ_{2 min}보다 0.005% 이상 작고, 상기 최소값 Δ_{3 min}은 상기 상대적 굴절률 Δ₄보다 0.010% 이상 작은 광 도파관 섬유.
6. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 코팅의 외부 직경은 185 μm 미만인 광 도파관 섬유.
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