KR102545506B1

KR102545506B1 - 광케이블

Info

Publication number: KR102545506B1
Application number: KR1020210087588A
Authority: KR
Inventors: 이만수
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-07-05
Publication date: 2023-06-21
Also published as: KR20230000381A

Abstract

본 발명은 복수 개의 광섬유가 번들 또는 다발화된 광섬유 번들이 튜브부재 내에 수용되어 구성되는 광케이블에 있어서, 광케이블의 밴딩 특성 또는 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 무손실 곡률반경 등을 고려하여 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 스트레스, 손상 또는 광손실을 최소화할수 있는 최적화된 광섬유 번들의 초과 길이(EGL)를 갖는 광케이블에 관한 것이다.

Description

광케이블{OPTICAL CABLE}

본 발명은 광케이블에 관한 것이다. 본 발명은 복수 개의 광섬유가 집합 또는 다발화된 광섬유 번들이 튜브부재 내에 수용되어 구성되는 광케이블에 있어서, 광케이블의 밴딩 특성 또는 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 무손실 곡률반경 등을 고려한 모델링을 통해 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 스트레스, 손상 또는 광손실을 최소화할 수 있는 광섬유의 초과 길이(excess group length, EGL)를 갖는 광케이블에 관한 것이다.

FTTH 및 4G, 5G 통신의 확대에 따라 광통신 수요가 증가되고 있으며, 제한된 광케이블 포설 관로를 이용한 대용량 광통신망 구축을 위하여 다심 광케이블의 적용이 증가되고 있다.

도 1은 일반적인 다수의 광섬유(11)가 수용된 복수의 튜브부재(20)가 구비된 광케이블의 하나의 예의 단면도를 도시하며, 도 2는 다수의 광섬유(11)가 수용된 튜브부재(20')가 구비된 광케이블의 다른 예의 단면도를 도시한다.

대용량 다심 광케이블은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 광섬유(11)가 튜브부재(20, 20') 내부에 수용되어 구성되는 광유닛(15, 15')이 복수 개가 구비되어 구성될 수 있다. 각각의 광유닛(15, 15')은 케이블 자켓(50) 내에 복수 개가 구비될 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 중심인장선(30) 둘레를 따라 원주방향으로 배치될 수 있으나, 중심인장선이 생략될 수도 있다.

상기 중심인장선(30)은 유리강화섬유 재질의 코어(31)와 코어를 감싸는 코팅층(33)을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 광유닛은 각각 튜브부재(20, 20')와 튜브부재(20, 20') 내부에 다수의 광섬유(11)를 포함하여 구성될 수 있다. 각각의 광유닛을 구성하는 광섬유는 수백개에 이를 수 있다. 각각의 광유닛(15, 15')을 구성하는 다수의 광섬유는 집합화 또는 다발화된 묶음(이하, '번들(10)'이라 칭함)을 구성할 수 있다.

또한, 복수 개의 광유닛(15, 15')은 바인딩 테이프(40)로 집합된 후 케이블 자켓(50)으로 피복되어 대용량 광케이블을 제공할 수 있다.

여기서, 도 1에 도시된 광케이블을 구성하는 튜브부재(20)는 광섬유 보호를 위하여 튜브부재(20)가 상대적으로 경질의 재질로 충분한 두께를 갖도록 구성되어 튜브부재의 형상이 원형을 유지하며, 도 2에 도시된 광케이블의 튜브부재(20')는 광케이블 내부의 점적율을 높이고 접속 작업 등에서 튜브부재의 절개를 용이하게 하기 위하여 상대적으로 연질의 재질로 구성될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 광케이블의 튜브뷰재는 케이블 자켓 내부에서 사다리꼴 또는 부채꼴 형태로 형상이 변형되고 광케이블 내부에서의 빈공간이 감소될 수 있다.

광유닛(15, 15')이 다수의 광섬유(11)로 구성된 광섬유 번들(10)과 튜브부재(20, 20')로 구성되는 경우, 광섬유 번들은 튜브부재(20, 20') 내부에서 일직선으로 배치되지 않고, 밴딩특성 확보 및 광섬유 손상 방지를 위하여 튜브부재의 길이보다 길거나 같게 제공되어 튜브부재 내부에서 나선형 또는 곡선형으로 배치되고, 그러한 구조에 의하여 광케이블은 우수한 밴딩 특성 및 광 신호 전송 특성을 확보할 수 있다.

이 경우, 광섬유 번들(15, 15')의 길이를 튜브부재의 길이보다 길게 구성하는 경우에도 광섬유 번들의 초과 길이(EGL)가 적절한 초과 길이보다 짧으면 광케이블에 인장력이 가해지거나, 밴딩(굴곡)이 발생시 광섬유에 버퍼 영역이 존재하지 않는 것이므로 광섬유의 밴딩 특성 열화 또는 광섬유 손상이 발생될 수 있다.

이는 광섬유 번들의 초과 길이(EGL)가 적절한 초과 길이보다 짧은 경우, 광케이블의 굴곡 또는 밴딩시 광섬유 번들을 구성하는 광섬유에 밴딩 스트레스가 직접 인가되고 광케이블 포설시에는 광케이블에 가해지는 인장력이 광섬유에 직접 인가되기 때문이다.

반대로 광섬유 번들의 초과 길이(EGL)가 적절한 초과 길이보다 긴 경우, 광유닛을 구성하는 튜브부재 내에 광섬유 번들이 과도하게 가압되어 수용되는 상황이 되고, 이로 인해 광섬유에 스트레스가 인가되어 광 통신 특성이 열화되는 문제가 발생될 수 있다.

따라서, 광케이블을 구성하는 튜브부재의 길이에 대한 광섬유 번들의 초과 길이(EGL)가 요구되나 그 적절한 범위로 설정될 필요가 있다.

본 발명은 복수 개의 광섬유가 집합 또는 다발화된 광섬유 번들이 튜브부재 내에 수용되어 구성되는 광케이블에 있어서, 광케이블의 밴딩 특성 또는 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 무손실 곡률반경 등을 고려한 모델링을 통해 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 스트레스, 손상 또는 광손실을 최소화할 수 있는 최적화된 광섬유의 초과 길이(excess group length, EGL)를 갖는 광케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 광섬유; 및, 복수 개의 상기 광섬유를 집합하여 구성된 광섬유 번들을 수용하는 튜브부재;를 포함하고, 상기 광섬유 번들을 구성하는 상기 광섬유의 길이는 튜브부재의 길이 보다 길거나 같고, 상기 광케이블의 튜브부재의 길이에 대한 상기 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 초과 길이의 비율(ε)은 아래의 식을 만족하며,

상기 식에서 R은 상기 광섬유의 무손실 곡률 반경이며, H는 단면이 원형으로 모델링 된 상기 광섬유 번들 중심점의 나선 궤적의 광케이블 단면적 기준 직경인 것을 특징으로 하는 광케이블을 제공할 수 있다.

또한, 상기 튜브부재를 감싸는 자켓을 추가로 구비할 수 있다.

그리고, 상기 광섬유 번들이 복수 종류의 광섬유로 구성되는 경우, 상기 광섬유의 무손실 곡률반경은 복수 종류의 광섬유의 무손실 곡률 반경들 중 최대값일 수 있다.

여기서, 상기 광섬유 번들을 구성하는 상기 복수 개의 광섬유는 하나 이상의 롤러블 광섬유 리본을 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 튜브부재는 2개 이상일 수 있다.

그리고, 상기 복수개의 튜브부재가 외주면에 접하며 둘러 싸는 중심인장선을 추가로 구비할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 튜브부재를 바인딩 하는 바인딩 부재가 추가로 구비되고, 상기 바인딩 부재는 상기 복수개의 튜브부재와 상기 자켓 사이에 배치될 수 있다.

그리고, 상기 롤러블 광섬유 리본을 구성하는 광섬유는 G.652.D, G.657.A1, G.657.A2 및 G.657.B3 광섬유 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 중심인장선; 복수개의 광섬유를 구비하는 복수개의 롤러블 광섬유 리본을 집합하여 구성된 복수 개의 광섬유 번들; 상기 중심인장선을 둘레에 배치되며, 각각 상기 광섬유 번들이 수용되는 복수 개의 튜브부재; 및, 복수의 상기 튜브부재를 감싸는 자켓;을 포함하고,

상기 광케이블의 튜브부재의 길이에 대한 상기 광섬유 번들을 구성하는 롤러블 광섬유 리본의 초과 길이의 비율(ε은 아래의 식을 만족하며,

상기 식에서 R은 상기 광섬유의 무손실 곡률 반경이며,

H는 단면이 원형으로 모델링 된 상기 광섬유 번들 중심점의 나선 궤적의 광케이블 단면적 기준 직경인 것을 특징으로 하는 광케이블을 제공할 수 있다.

그리고,상기 R은 상기 롤러블 광섬유 리본을 구성하는 광케이블의 종류가 G.652.D일 경우 40mm, G.657.A1일 경우 30mm, G.657.A2일 경우 25mm, G.657.B3일 경우 20mm 일 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다심 광케이블의 제조방법으로서, 복수개의 롤러블 광섬유 리본을 집합하여 광섬유 번들을 형성하는 단계; 제1 압출 성형 장치를 사용하여 상기 광섬유 번들을 감싸는 튜브부재를 형성하는 단계; 집합장치를 사용하여 중심인장선을 중심으로 복수개의 튜브부재가 SZ 방향으로 반복적으로 꼬이며 집합하고 바인딩 부재로 바인딩하여 광유닛 집합체를 형성하는 단계; 제2 압출 성형 장치를 사용하여 상기 광유닛 집합체를 피복하는 자켓을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 튜브부재 형성 단계에서 광섬유 번들의 인입속도 V1, 튜브부재 압출속도 V2인 경우 아래 식을 만족하며,

상기 식에서 R은 상기 광섬유의 무손실 곡률 반경이며, H는 단면이 원형으로 모델링 된 상기 광섬유 번들 중심점의 나선 궤적의 광케이블 단면적 기준 직경인 것을 특징으로 하는 다심 광케이블의 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 광케이블에 의하면, 튜브부재 내주면에 나선형으로 배치되는 광섬유 번들의 3차원 공간 모델링을 통해 도출된 광섬유 번들의 굴곡 반경으로부터 양호한 광 통신 특성을 확보할 수 있는 광섬유 번들의 초과 길이(EGL)의 범위를 결정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광케이블에 의하면, 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 종류에 따른 광섬유 번들의 최적 초과 길이의 범위를 결정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광케이블에 의하면, 광케이블을 구성하는 튜브부재의 길이 대비 튜브부재 내부에 배치되는 광섬유 번들의 길이를 적절한 범위로 구성하여 광케이블의 양호한 밴딩 특성 및 인장 특성을 확보할 수 있다.

도 1은 일반적인 다수의 광섬유가 수용된 튜브부재가 구비된 광케이블의 하나의 예의 단면도를 도시하며, 도 2는 다수의 광섬유가 수용된 튜브부재가 구비된 광케이블의 다른 예의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 번들의 외경의 도출방법을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 광케이블의 하나의 예의 단면도를 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 광케이블의 투시 상태의 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 광섬유 번들이 튜브부재 내부에 나선형으로 포설되는 모델링 시의 광섬유 중심점의 나선형 포설 궤적(l)을 도시한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 광섬유 번들의 외경의 도출방법을 도시하며, 도 4는 본 발명에 따른 광케이블의 하나의 예의 단면도를 도시하며, 도 5는 도 3에 도시된 광케이블의 투시 상태의 사시도를 도시한다.

본 발명은 대용량 다심 광케이블(100)을 구성하기 위하여 복수 개의 광섬유(11) 또는 광섬유 리본이 집합되어 구성된 광섬유 번들(10)이 튜브부재 내부에 수용되어 구성될 수 있다. 복수 개의 광섬유(11)는 번들 또는 다발화 방식으로 집합되어 광섬유 번들(10)로 구성될 수 있으며, 여기서 상기 광섬유 번들(10)은 리본을 형성하는 복수개의 광섬유를 연결하는 연결부가 가요성을 가질 수 있는 재료 또는 구조로 형성하여 리본의 폭 방향으로 말릴 수 있는 복수 개의 롤러블 광섬유 리본의 집합으로 구성될 수도 있다. 보다 상세히는 상기 롤러블 광섬유 리본은 구조적으로 광섬유 사이에서 연결부를 간헐적으로 형성하거나 복수개의 광섬유의 일면으로 결합부를 불균형하게 형성하여 폭 방향으로 말리는 특성이 구현될 수 있다.

이와 같은 광섬유 번들(10)은 튜브부재(20) 내부에 수용되며, 광케이블(100)의 밴딩 특성을 확보하고, 광섬유의 스트레스 또는 광손실을 방지하기 위하여 튜브부재(20) 내부에서 직선형이 아닌 곡선형 또는 나선형으로 배치 또는 포설될 수 있다. 상기 광섬유 번들(10)은 다수의 광섬유 또는 광섬유 리본이 집합되어 구성될 수 있다.

이러한 광섬유 번들(10)이 튜브부재 내부에 수용된 상태에서 광섬유 번들의 초과 길이(EGL)의 최적화된 범위는 광섬유 번들의 튜브부재 내에서의 포설 궤적에 따라 결정될 수 있으므로, 이하에서 광섬유 번들 외경보다 큰 내경을 갖는 튜브부재 내부에 광섬유 번들이 포설되는 형상을 모델링하여 도출한다.

이 경우, 광섬유 번들의 광섬유 번들의 초과 길이(EGL)는 광섬유 번들이 튜브부재 내부에서 나선형으로 포설되는 경우 가장 큰 값을 가질 것이므로, 광섬유 번들이 튜브부재 내부에서 나선형으로 배치되는 경우를 가정하여 모델링하였다.

도 3에 도시된 바와 같이, 외경이 d인 광섬유 n개가 모여 광섬유 번들을 구성하는 경우 광섬유 번들의 외경 D는 도 3에 도시된 바와 같은 방식으로 도출될 수 있다.

즉, 광섬유 번들(10)이 외경이 d인 n개의 개별 광섬유로 구성되는 경우, n개의 한 변의 길이가 d인 정사각형의 면적은 nd² 로 단순화될 수 있고, 광섬유 번들이 외경 D인 형상의 원형으로 구성된다면 원형 광섬유 번들의 면적인 πD²/4는 전술한 n개의 광섬유의 면적과 등가의 면적으로 판단할 수 있다.

따라서, 광섬유 번들(10)의 외경(D)은 아래의 제1식으로 단순화될 수 있다. 즉, 아래의 제1식은 광섬유 번들이 원형으로 구성되며 그 면적(πD²/4)이 한 변의 길이가 d인 정사각형 n개의 면적의 합과 동일하다는 모델링으로부터 도출될 수 있다.

· · · · 제1식

이와 같이, 광섬유 번들의 직경(D)을 각각의 광섬유(11)의 직경(d) 및 광섬유 번들을 구성하는 광섬유(11)의 개수(n)로 도출하고, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 광섬유 번들(10)이 내경이 ID인 튜브부재(20) 내부에 포설되는 것을 가정하여 모델링한다.

도 4 및 도 5에 도시된 튜브부재(20) 내부에서 광섬유 번들(10)의 나선형 포설 궤적은 도 4에 도시된 바와 같이 광섬유 번들(10)의 단면 중심점(o)이 원형 화살표로 표시되는 나선형 포설 궤적을 따라 배치되는 것으로 가정할 수 있고, 이 때의 광섬유 번들(10)의 단면 기준 나선형 포설 궤적(이하, '나선 직경'이라 함)의 직경은 도 4에 도시된 바와 같이, H로 표기될 수 있다. 이 경우, 상기 나선 직경은 튜브부재(20)의 내경과 광섬유 번들(10)의 외경 차이(ID-D) 만큼의 크기를 가질 수 있다.

이와 같은 광섬유 번들(10)을 튜브부재(20) 내부에 나선형으로 배치하는 경우, 광섬유 번들(10)의 길이가 튜브부재(20)의 길이보다 길거나 같아야 하지만 최적의 범위를 결정하기 위해 고려되어야 하는 특성 중 광케이블(100)의 밴딩 특성 또는 광섬유에 가해지는 인장력 등을 고려하는 경우, 광섬유 번들(10)의 초과 길이가 길수록 유리할 수 있으나, 광섬유 번들(10)의 초과 길이가 증가되는 경우 튜브부재(20) 내부에서의 나선형 포설 궤적의 곡률반경이 감소된다.

상기 튜브부재(20) 내부에서 광섬유 번들(10)의 나선형 포설 궤적의 곡률반경이 감소되더라도 광섬유 번들(10)을 구성하는 각각의 광섬유의 허용 곡률 반경(minimum bending radius, MBR) 보다 작아지는 경우 광손실과 스트레스가 유발될 수 있으므로, 튜브부재(20) 내부에서의 나선형 포설 궤적의 곡률반경은 허용 곡률 반경(R_min)보다 작으면 안된다.

도 6을 참조하여 광섬유 번들(10)의 나선형 포설 궤적의 곡률반경을 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 광섬유 번들(10)이 튜브부재(20) 내부에 나선형으로 포설되는 경우 광섬유 번들의 중심점의 나선형 포설 궤적(l)을 도시한다.

도 6에서 광섬유 중심점의 나선형 포설 궤적(l)의 나선 직경은 전술한 바와 같이 H로 표기되고, 이 때의 광섬유 중심점의 나선형 포설 궤적(l)의 주기 또는 피치는 p로 표기될 수 있다.

이 경우, 광섬유 번들의 나선형 포설 궤적의 곡률 반지름은 원기둥 상에 나선형 궤적의 곡률 반경을 도출하기 위하여 널리 사용되는 벡터 함수를 적용하면 아래의 제2식과 같이 도출될 수 있다.

· · · · 제2식

그리고, 나선형 포설 궤적(l)의 한 주기 호의 길이(L)은 아래의 제3식으로 단순화될 수 있다.

아래의 제2식은 나선형 포설 궤적(l)의 한 주기 호의 길이(L)는 나선형 포설 궤적(l)의 주기(p)와 도 6에 도시된 원기둥의 단면 원주길이(πH)로 구성되는 직각 삼각형의 장변의 길이로 가정하여 도출될 수 있다.

· · · · 제3식

상기 튜브부재(20) 내부에 나선형으로 포설된 광섬유 번들(10)의 한주기에서의 초과 길이의 비율(ε)은 아래의 제4식으로 정의될 수 있다.

여기서, 튜브부재(20)의 길이는 나선형 포설 궤적(l)의 주기(p)에 대응될 수 있으며, 광섬유 번들(10)의 나선형으로 포설된 한 주기의 광섬유 번들(10)의 초과 길이의 비율(ε)은 나선형 포설 궤적(l)의 주기(p)에 대한 나선형 포설 궤적(l)의 한 주기 호의 길이(L)와 나선형 포설 궤적(l)의 주기(p)의 편차로 정의될 수 있다.

· · · · 제4식

위 제1식을 아래의 제5식으로 변환하여 나선형 포설 궤적(l)의 주기(p)를 도출하고,

· · · · 제5식

위 제4식에 제3식에서 도출된 나선형 포설 궤적(l)의 한 주기 호의 길이(L)와 제5식에서 도출된 나선형 포설 궤적(l)의 주기(p)를 순차적으로 대입하면, 한 주기의 광섬유 번들(10)의 튜브부재(20)의 길이에 대한 초과 길이의 비율(ε)은 아래의 제6식으로 정리될 수 있고, 아래의 제5식에서의 초과 길이의 비율(ε)은 광섬유 번들(10)의 곡률 반경(R)과 나선형 포설 궤적(l)의 나선 직경(H), 2가지 변수로 정리될 수 있음을 확인할 수 있다.

이와 같은 초과 길이에 대한 비율은 광케이블(100) 전 범위에서 비례하게 되므로 광케이블(100)을 구성하는 튜브부재(20)의 길이에 대한 광섬유 번들(10)의 추가 길이를 결정할 수 있다.

· · · · 제6식

위 제6식에서 도출된 광케이블(100)을 구성하는 광섬유 번들(10)의 튜브부재(20)의 길이에 대한 초과 길이의 비율(ε)에서 광섬유 번들(10)의 곡률반경(R)은 3차원 벡터식으로 도출되었으나, 광섬유 번들(10)의 곡률반경(R)은 광섬유 번들(10)을 구성하는 광섬유의 허용 곡률 반경(R_min)으로 제한될 수 있으므로, 결국 상기 초과 길이의 비율(ε)은 광섬유 번들의 초과 길이의 최대값을 결정하기 위한 기준으로 사용될 수 있다. 즉, 광섬유의 곡률 반경 R이 광섬유의 허용 곡률 반경(R_min)인 경우 상기 제6식은

의 관계를 만족해야 한다.

따라서, 광섬유 번들(10)의 튜브부재(20)의 길이에 대한 초과 길이의 비율(ε)의 최대값은 광섬유 번들(10)의 곡률반경(R)에 광섬유 번들(10)을 구성하는 광섬유의 허용 곡률 반경(R_min)을 대입한 값으로 결정될 수 있다.

그리고, 본 발명은 광섬유 번들을 구성할 수 있는 다양한 광섬유의 허용 곡률 반경(R_min)을 아래와 같은 실험을 통해 도출하였다.

허용 곡률 반경을 도출하기 위한 실험은 다양한 광섬유를 직경이 감소되는 보빈에 미리 결정된 횟수 각각 권취하며 광섬유의 일단에 특정 세기의 광파워를 갖는 광신호를 입력한 후 광섬유의 타단에서 광신호의 수신된 광파워를 측정하여 수신된 광파워의 감쇄량이 미리 결정된 크기 이상 증가되는 보빈 직경의 경계값을 통해 각각의 종류의 광섬유의 광섬유의 손실이 발생되지 않는 최소 곡률 반경으로서의 허용 곡률 반경(R-min, 보빈의 직경의 1/2)을 도출하는 방법으로 수행되었다.

구체적으로, 아래의 표 1은 직경이 5mm 단위로 감소되는 보빈에 광섬유를 1000회 감은 후 광섬유 일단에서 광원으로부터 1625nm 파장의 광신호를 특정 광 파워로 인가하고 광파워의 감쇄가 0.0001 dB를 경계로 허용 곡률 반경을 도출하였다. 광파워의 감쇄가 0.0001 dB까지는 광섬유의 밴딩 등에 의하여 광손실이 발생되지 않은 것으로 간주될 수 있으므로, 상기 허용 곡률 반경은 무손실 곡률 반경으로도 이해될 수 있다.

광섬유 타입	허용 곡률 반경(R-min, 무손실 곡률 반경)
G.652D	40mm
G.657A1	30mm
G.657A2	25mm
G.657B3	20mm

위 표 1에 기재된 바와 같이, 상기 롤러블 광섬유 리본 또는 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 종류에 따라 각각의 허용 곡률반경(R_min)은 광섬유가 G.652.D일 경우 40mm, G.657.A1일 경우 30mm, G.657.A2일 경우 25mm, G.657.B3일 경우 20mm 라는 결론을 도출할 수 있다.

따라서, 광섬유 번들이 한종류의 광섬유로 구성되는 경우 광섬유 번들의 초과 길이(excess group length, EGL)를 도출하기 위한 위 제6식에서 허용 곡률 반경(R_min)은 위 표1에 도출된 값을 적용할 수 있다.

그리고, 다양한 종류의 광섬유가 혼합되어 구성되는 경우 무손실 곡률 반경은 가장 큰 무손실 곡률 반경을 기준으로 광섬유 번들의 초과 길이를 결정하는 것이 바람직하다.

그리고, 나선형 포설 궤적(l)의 나선 직경(H)은 도 1에 도시된 튜브부재(20)의 내경(ID)에서 광섬유 번들(10)의 외경(D)의 차이값일 수 있음은 전술한 바와 같다.

H = ID-D · · · · 제7식

아래의 표 2는 G652.D 광섬유 288심을 내경 5mm인 튜브부재(20) 내부에 나선형을 포설한 경우 상기 제6식을 이용하여 광섬유 번들의 초과 길이 비율(ε)의 최대값을 도출한 예이다.

위 식을 통해 계산된 광섬유 번들의 초과 길이의 비율(ε)의 최대값은 0.073%이며, 예를 들면 광케이블의 길이가 1km인 경우 상기 광섬유 번들의 길이는 0 내지 730 mm의 추가 길이가 필요하며, 이 경우 광섬유 번들이 730 mm보다 긴 초과 길이를 갖는 경우 광섬유의 허용 곡률 반경(R_min)의 제한으로 인해 오히려 광섬유의 스트레스 또는 광손실을 유발할 수 있음을 의미한다.

변수	정의	실측/ 계산결과
R	광섬유	40 mm
ID	튜브내경	5 mm
Df	섬유외경	0.255 mm
N	섬유본수	288 EA
D	광섬유번들외경	4.883054 mm
H	나선직경	0.116946 mm
p	광섬유번들나선궤적주기	10.1855 mm
ε	광섬유번들의초과길이의비율	0.073%

이와 같이, 본 발명은 광케이블을 구성하는 튜브부재의 길이 대비 광섬유 번들의 길이를 적절한 범위로 구성하여 광케이블의 양호한 밴딩 특성, 인장 특성 및 광 통신 특성을 확보할 수 있다.

이와 같이 광섬유 번들의 초과 길이의 비율을 갖도록 광유닛을 구성하고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 광케이블을 구성할 수 있다.

따라서, 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 중심인장선; 복수개의 광섬유를 구비하는 복수개의 롤러블 광섬유 리본을 집합하여 구성된 광섬유 번들 및 복수 개의 튜브부재로 구성되며 상기 중심인장선 둘레에 배치되는 복수 개의 광유닛; 복수의 상기 광유닛의 튜브부재를 감싸는 케이블 자켓;을 포함하고, 상기 광케이블의 튜브부재의 길이에 대한 상기 광섬유 번들을 구성하는 롤러블 광섬유 리본의 초과 길이의 비율(ε)은

식을 만족하며, 상기 식에서 R은 상기 광섬유의 허용 곡률 반경(R_min)이며, H는 단면이 원형으로 모델링 된 상기 광섬유 번들 중심점의 나선 궤적의 광케이블 단면적 기준 직경(도 4 참조)인 광케이블을 제공할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 광케이블의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명은 전술한 광케이블의 제조를 위하여, 다심 광케이블의 제조방법으로서, 복수개의 롤러블 광섬유 리본을 집합하여 광섬유 번들을 형성하는 단계(S100); 제1 압출 성형 장치를 사용하여 상기 광섬유 번들을 감싸는 튜브부재를 압출하는 단계(S200); 집합장치를 사용하여 중심인장선을 중심으로 복수개의 튜브부재가 SZ 방향으로 반복적으로 꼬이며 집합하고 바인딩 부재로 바인딩하여 광유닛 집합체를 형성하는 단계(S300); 제2 압출 성형 장치를 사용하여 상기 광유닛 집합체를 피복하는 케이블 자켓을 형성하는 단계(S400);를 포함하고, 상기 광섬유 번들 외측에 튜브부재를 압출하는 단계(S200)에서 광섬유 번들의 인입속도 V1, 튜브부재 압출속도 V2인 경우 아래 제8식을 만족하며,

· · · · 제8식

상기 식에서 R은 상기 광섬유의 허용 곡률 반경(R_min)이며, H(도 4 참조)는 단면이 원형으로 모델링 된 상기 광섬유 번들 중심점의 나선 궤적의 광케이블 단면적 기준 직경일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광케이블은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 광유닛을 구비할 수 있고, 각각의 광유닛은 광섬유 번들이 튜브부재 내부에서 광섬유 번들의 초과 길이(EGL)를 갖도록 구성될 수 있다.

먼저 각각의 광유닛을 제조하기 위하여, 다수의 광섬유, 예를 들면 롤러블 광섬유 리본을 집합하여 광섬유 번들을 형성하는 단계(S100)를 통해 광섬유 번들을 먼저 구성하고, 광섬유 번들의 외측에 튜브부재를 압출하는 단계(S200)가 수행될 수 있다.

이 경우, 광유닛의 튜브부재 내에 배치되는 광섬유 번들은 초과 길이를 갖게 구성되어야 하고, 이는 튜브부재의 길이보다 인입되는 광섬유 번들의 길이가 더 길어야 함을 의미하는 것이므로, 튜브부재를 압출하는 단계(S200)에서 광섬유 번들의 인입속도 V1가 튜브부재 압출속도 V2보다는 크거나 같아야 하므로

관계가 성립되고, 위 제4식과 제6식에 의하여

관계가 성립하며, 이 때 Δt 시간 동안 길이 p인 튜브부재 내부에 길이 L인 광섬유 번들이 인입되면

의 관계가 성립되므로, 제4식과 제6식에서의 광섬유 번들(10)의 튜브부재(20)의 길이에 대한 초과 길이의 비율(ε)은 튜브부재 압출속도 V2에 대한 광섬유 번들의 인입속도 V1의 비율인 아래의 제9식으로 변환될 수 있다.

· · · · 제9식

이와 같은 관계식은 전술한 논리와 마찬가지로, 광섬유의 곡률 반경은 허용 곡률반경(R_min) 이하에서 유효하므로, 상기 제9식은

의 관계를 만족해야 한다. 따라서,

의 관계 및

를 통해 전술한 제8식이 도출될 수 있다.

이 경우, 상기 롤러블 광섬유 리본 또는 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 종류에 따라 허용 곡률반경(R_min)은 광섬유가 G.652.D일 경우 65mm, G.657.A1일 경우 50mm, G.657.A2일 경우 50mm, G.657.B3일 경우 35mm 인 것은 표1을 참조한 설명과 같다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

100 : 광케이블
10 : 광섬유 번들
11 : 광섬유
20 : 튜브부재

Claims

복수 개의 광섬유; 및,
복수 개의 상기 광섬유를 집합하여 구성된 광섬유 번들을 수용하는 튜브부재;를 포함하고,
상기 광섬유 번들을 구성하는 상기 광섬유의 길이는 튜브부재의 길이 보다 길거나 같고,
상기 튜브부재의 길이에 대한 상기 광섬유 번들을 구성하는 광섬유의 초과 길이의 비율(ε)은 아래의 식을 만족하며,

상기 식에서 R은 상기 광섬유의 무손실 곡률 반경이며,
H는 단면이 원형으로 모델링 된 상기 광섬유 번들 중심점의 나선 궤적의 광케이블 단면적 기준 직경이고,
상기 광섬유 번들을 구성하는 상기 복수 개의 광섬유는 하나 이상의 롤러블 광섬유 리본을 포함하고, 상기 롤러블 광섬유 리본을 구성하는 광섬유는 G.652.D, G.657.A1, G.657.A2 및 G.657.B3 광섬유 중 하나 이상을 포함하며,
상기 R은 상기 롤러블 광섬유 리본을 구성하는 광케이블의 종류가 G.652.D일 경우 40mm, G.657.A1일 경우 30mm, G.657.A2일 경우 25mm, G.657.B3일 경우 20mm 인 것을 특징으로 하는 광케이블.
제1항에 있어서,
상기 튜브부재를 감싸는 자켓을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 광케이블.
제1항에 있어서,
상기 광섬유 번들이 복수 종류의 광섬유로 구성되는 경우, 상기 광섬유의 무손실 곡률반경은 복수 종류의 광섬유의 무손실 곡률 반경들 중 최대값인 것을 특징으로 하는 광케이블.
삭제
제2항에 있어서,
상기 튜브부재는 2개 이상인 것을 특징으로 하는 광케이블.
제2항에 있어서,
상기 복수개의 튜브부재가 외주면에 접하며 둘러싸는 중심인장선을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 광케이블.
제6항에 있어서,
상기 복수개의 튜브부재를 바인딩 하는 바인딩 부재가 추가로 구비되고,
상기 바인딩 부재는 상기 복수개의 튜브부재와 상기 자켓 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 광케이블.
삭제
중심인장선;
복수개의 광섬유를 구비하는 복수개의 롤러블 광섬유 리본을 집합하여 구성된 복수 개의 광섬유 번들;
상기 중심인장선을 둘레에 배치되며, 각각 상기 광섬유 번들이 수용되는 복수 개의 튜브부재; 및,
복수의 상기 튜브부재를 감싸는 자켓;을 포함하고,
상기 튜브부재의 길이에 대한 상기 광섬유 번들을 구성하는 롤러블 광섬유 리본의 초과 길이의 비율(ε)은 아래의 식을 만족하며,

상기 식에서 R은 상기 광섬유의 무손실 곡률 반경이며,
H는 단면이 원형으로 모델링 된 상기 광섬유 번들 중심점의 나선 궤적의 광케이블 단면적 기준 직경이고,
상기 광섬유 번들을 구성하는 상기 복수 개의 광섬유는 하나 이상의 롤러블 광섬유 리본을 포함하고, 상기 롤러블 광섬유 리본을 구성하는 광섬유는 G.652.D, G.657.A1, G.657.A2 및 G.657.B3 광섬유 중 하나 이상을 포함하며,
상기 R은 상기 롤러블 광섬유 리본을 구성하는 광케이블의 종류가 G.652.D일 경우 40mm, G.657.A1일 경우 30mm, G.657.A2일 경우 25mm, G.657.B3일 경우 20mm 인 것을 특징으로 하는 광케이블.
삭제
다심 광케이블의 제조방법으로서,
복수개의 롤러블 광섬유 리본을 집합하여 광섬유 번들을 형성하는 단계;
제1 압출 성형 장치를 사용하여 상기 광섬유 번들을 감싸는 튜브부재를 형성하는 단계;
집합장치를 사용하여 중심인장선을 중심으로 복수개의 튜브부재가 SZ 방향으로 반복적으로 꼬이며 집합하고 바인딩 부재로 바인딩하여 광유닛 집합체를 형성하는 단계;
제2 압출 성형 장치를 사용하여 상기 광유닛 집합체를 피복하는 자켓을 형성하는 단계; 를 포함하고,
상기 튜브부재 형성 단계에서 광섬유 번들의 인입속도 V1, 튜브부재 압출속도 V2인 경우 아래 식을 만족하며,

상기 식에서 R은 상기 광섬유의 무손실 곡률 반경이며,
H는 단면이 원형으로 모델링 된 상기 광섬유 번들 중심점의 나선 궤적의 광케이블 단면적 기준 직경인 것을 특징으로 하는 다심 광케이블의 제조방법.