KR20020079610A

KR20020079610A - 피복광파이버

Info

Publication number: KR20020079610A
Application number: KR1020020020195A
Authority: KR
Inventors: 다까하시후미오; 마에다게이고; 스즈끼요시히사
Original assignee: 후루까와덴끼고오교 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2002-04-13
Publication date: 2002-10-19
Also published as: CN1381741A; RU2002109744A; BR0201236A; CA2381024A1; EP1251373A2; US20020197040A1; HK1048161A1; EP1251373A3; TW536640B; CN1201172C

Abstract

본 발명의 피복광파이버를 제조하기 위하여는 석영계광파이버의 외주에 적어도 2층의 피복재료가 도포된다. 이 피복광파이버는 전체길이에 걸쳐서 1.38GPa이상의 보증시험에 대한 내구성을 가지며, 또한 석영계광파이버로부터 피복을 제거하기 위해 필요한 피복제거력이 1.4N이하이다. 이에 의해, 2%이상의 연장을 부여하는 보증시험가 행해지는 경우, 피복이 광파이버로부터 박리하는 것을 방지할 수 있고, 피복을 제거하는 데 있어서의 작업성도 우수해 진다. 상기 피부광파이버는 부품용 광파이버를 제조하는 것이 바람직하다.

Description

피복광파이버{COATED OPTICAL FIBER}

본 발명은 특히 광부품용으로 설계된 피복광파이버에 관한 것이다.

전송용량을 증대시키기 위하여, 파장분할 다중(WDM)광전송시스템에 관한 연구가 진행되어오고 있다. 특히, 광중폭과 FBG(Fiber Bragg Grating)와 같은 새로운 적용은 광파이버의 피복재료에 대한 새로운 사양을 필요로 한다.

이 새로운 사양은 짧은 길이로 많은 수의 광파이버를 필요로 하는 밀봉된 모듈내에서의 사용으로부터 유래하고 있다.

본 발명은 다음과 같은 피복광파이버를 제공하는 것이다. 더 구체적으로는본 발명은;

석영계 광파이버와 석영계광파이버의 주변부에 형성된 적어도 2층의 피복재료로 이루어진 피복광파이버에 있어서,

상기 피복광파이버는 전체 길이에 걸쳐서 1.38GPa 이상의 보증시험(proof test)에 대한 내구성을 가지며, 1.4N 이하의 피복제거력을 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.

WDM시스템에 사용되는 부품용 피복광파이버는 주로 밀봉된 기기내에서 사용된다.

그러므로 부품용 피복광파이버는 전송선으로 설계된 파이버와 같이 가혹한 환경특성을 필요로 하지 않는다.

반면에, 부품용으로 사용하는 것은 짧은 길이의 많은 수의 광파이버에 있어서 커넥터라이징(connectorizing) 및/또는 그레이팅(grating)과 같은 단부가공을 필요로 하고, 또한 콤팩트한 수납을 위해 적게 구부릴 필요가 있다.

그러므로, 특히 다음 사항을 필요로 한다.

즉,

1) 가능한 한 작은 직경으로 모듈내에 수납하기 위하여, 1.38GPa 이상의 보증시험에 대한 높은 내구성을 필요로 한다.

2) 많은 수의 파이버의 피복을 제거하는 것은 작업효율을 위해 보다 적은 피복제거력을 필요로 한다.

그러나, 부품용 광파이버 심선의 피복재료는 대부분의 경우, 전송선용으로 설계된 것으로부터 전용된 것이다. 그러므로, 부품용 광파이버심선의 피복재료의 요건은 지금까지 개시되어있지 않았다.

2%이상의 보증시험에 대하여 내구성을 가진 피복광파이버가 일본국특개평205516/1985호에 기재되어 있으며, 피복재료에 관한 연구가 광파이버에의 부착력을 증가시키는 방향으로 이루어져 왔다.

상기 관점으로부터, 전송선용으로 설계된 피복재료는 부품사용용의 광파이버에 대하여 항상 적합한 것은 아니다.

일 양상에 있어서, 본 발명은 충분한 보증시험강도에 대한 내구성과 작은 피복제거력을 모두 가지며, 부품사용용으로 바람직하게 설계된 광파이버를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하는 모식적 횡단면도

도 2는 본 발명의 광파이버의 구성예

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1: 광파이버2,3: 피복재료

21: 코어22: 클래드

23: 응력인가부

본 발명의 피복광파이버의 일실시예를 도면을 참조해서 이하 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하는 개략적 횡단면도이다. 본 실시예의 피복광파이버는 광파이버(1)가 2층의 피복재료(2) 및 (3)로 피복되도록 구성되어 있다. 더 구체적으로는 본 실시예에 있어서 광파이버(1)는 석영계(silica-based)광파이버이고, 1차피복(2)이 광파이버(1)의 외주에 밀착해서 형성되어 있으며, 2차 피복(3)은 1차 피복(2)의 외주에 덮여져 있다.

석영계 광파이버(1)는 여러 종류가 있으며, 여기에서는 어떠한 종류를 채용해도 되나 일예를 도 2에 도시한다. 도 2는 본 발명의 광파이버의 일구성예이다.광파이버(1)는 코어(21), 클래드(22) 및 응력부여부(23)로 이루어져 있다. 이 광파이버(1)는 PANDA형으로 불리우는 정편파(定偏波)광파이버이며, 주로 광부품으로써 사용하기 위해 짧은 길이로 절단된다.

또, 도 2에서 코어(21)의 위치와 굴절률분포는 종래의 SMF와 마찬가지이다. 그러나 정편파광파이버는 이에 한정하지 않고, 응력부여부(23)가 없는 비원형코어형의 파이버와 같은 다른 종류의 구성도 포함한다.

광파이버의 다른 예는 FBG광파이버이다.

일반적으로 FBG광파이버는 종래의 싱글모드광파이버(SMF)와 같이 스텝형상의 굴절률분포를 가지는 일이 많으나, 그레이팅을 용이하게 형성하기 위해 코어에 SMF보다 더 많은 게르마늄을 포함한다. 물론, FBG광파이버의 조성은 이에 한정되지 않으며, 다른 조성을 가져도 된다.

본 실시예에 있어서, 광파이버는 모듈내에 콤팩트하게 수납될 수 있도록 전체 길이에 걸쳐서 1.38GPa 이상의 보증시험에 대한 내구성을 가지고 있다.

또, "1.38GPa 이상의 보증시험"이라는 것은 피복광파이버에 약 2% 이상의 연장을 부여하는 보증시험을 의미한다. 또 보증시험의 시험방법으로써는 2000년 10월에 발행된 "ITU-T standard G, 650 section 5, 6"에 기재되어 있는 방법을 사용한다.

본 실시예의 광파이버는 단부에서의 피복을 제거하는 작업의 효율을 향상시키기 위하여 1.4N 이하의 피복제거력을 가진다. 또, "피복제거력"이라는 것은 피복제거길이 50mm이고 제거속도 500mm/분인 경우의, IEC-60793-1-B6에 따른 제 1번째 피크를 제외한 평균피복제거력으로 정의된다.

피복제거력이 1.4N를 초과하면, 특히 많은 수의 파이버단부를 처리하는데 있어서, 피복을 제거하는 작업의 효율을 악화시킨다.

상술한 바와 같이 본 실시예의 피복광파이버는 1.38GPa 이상의 보증시험을 견딜 수 있는 고강도와 1.4N이하의 낮은 피복제거력을 가지며, 따라서, 부품용으로써 적합하다.

이러한 피복광파이버를 실현하기 위한 구체적인 방법으로써는 다음의 요건 (1)∼(4)를 고려해야 한다.

(1) 1차 피복(2)의 피복재료는 석영유리와의 밀착력(Fm)이 보증시험에 견딜 수 있고, 피복제거력이 필요이상으로 크지 않아야 한다.

또, "석영유리에의 1차피복(2)용 피복재료의 밀착력(Fm)"은 샘플을 통상의 온도 및 통상의 상대습도에서 24시간 유지한 후에 "JIS Z-0237"에 기재된 바와 같은 "90°박리법"에 따른 공칭 200㎛의 두께를 가진 샘플에 대하여 측정된 값으로써 정의된다. 샘플을 제조하는 데 있어서, 1차피복(2)용의 피복재료를 우선 석영유리판상에 시트형상으로 형성하고, 그 후 1J/㎠의 자외선을 피복재료에 조사해서 경화시킨다. 이러한 방법으로, 샘플을 제조한다.

(2) 부품용의 피복광파이버는 주로 기밀(氣密)의 케이스나 빌딩내에서 사용되기 때문에 방수를 심각하게 고려할 필요는 없다. 그러므로 광파이버(1)는 1차 피복(2)에 과잉으로 밀착될 필요가 없고, 피복제거력은 가능한 작은 것이 바람직하다.

(3) 경화후의 1차 피복(2)의 영률(E_l)은 보증시험시에 광파이버(1)를 그립(grip)할 수 있을 정도로 커야한다.

(4) 2차 피복(3)용의 피복재료에 있어서는 영률(E₂)은 피복광파이버에 인가된 측압에 의한 손실의 증가를 야기하지 않을 정도로 커야한다.

본 실시예에 있어서 요건(1)∼(4)를 고려하면, 1차피복과 2차피복의 조합이 최적화되고, 이에 의해 부품에 적합한 피복광파이버를 제공할 수 있다.

더 구체적으로는 1차피복(2)용 재료에 있어서, 석영계광파이버(1)에 대한 밀착력(Fm)은 5N/m≤Fm≤15N/m의 범위에 있고, 경화후의 영률(E₁)은 1.0MPa≤E₁≤5.0MPa의 범위에 있다.

5N/m≤Fm≤15N/m범위의 밀착력(Fm)은 광파이버(1)가 장기간에 걸쳐서 열화하는 것을 방지할 수 있고, 피복을 제거하는 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 영쥴(E₁)이 1.0MPa보다 낮으면, 2차피복(2)이 너무 유연해서 보증시험시에 광파이버(1)의 그립을 유지할 수 없는 경향이 있다. 반면에 영률(E₁)이 5MPa보다 크면, 피복광파이버는 용이하게 측압에 대하여 손실의 증가를 야기한다. 또, 경화후의 영률(E₁)은 1.0MPa≤E₁≤3MPa의 범위인 것이 더욱 바람직하다.

또, 본 실시예에 있어서는, 경화후의 2차피복의 영률(E₂)은 500MPa≤E₂≤1500MPa의 범위에 있다.

상기한 바와 같은 1차피복(2)과 2차피복(3)을 사용해서, 1.38GPa 이상의 보증시험에 대한 내구성과 피복의 제거시에 우수한 작업성을 가진 피복광파이버를 제조할 수 있다. 즉, 부품용으로써 최적화된 피복광파이버를 제공한다고 하는 우수한 효과를 발휘할 수 있다.

본 실시예의 효율성을 검증하기 위해 이하 구체적 예를 나타낸다.

여기에서 구체적예 1∼4는 본 발명에 따른 것이며, 비교예 1∼4는 비교를 위한 참조예이다. 2층의 피복재료(2) 및 (3)를 광파이버(1)의 각각에 도포하고 있다. 광파이버(1)의 외경은 125㎛이다. 또, 1차피복(2)과 2차피복(3)의 모두는 우레탄-아크릴레이트계의 자외선경화재료이고; 1차피복(2)과 2차피복의 외경은 각각 약 190㎛ 및 250㎛이다.

구체적예 1∼4와 비교예 1∼4의 피복광파이버는 표 1에 나타낸 바와 광파이버(1)의 종류와 1차피복(2)용 재료에 있어서 차이점을 가진다. 또, 표 1의 "광파이버의 종류"의 란에 있어서, "정편파"는 정편파광파이버를 나타내고, "FBG"는 FBG광파이버를 나타낸다. 또, "1차피복용재료"의 란에 있어서, A는 경화후의 영률(E₁)이 7MPa이고, 석영유리에의 밀착력이 17N/m인 것을 나타내고, B는 경화후의 영률(E₁)이 2MPa이고 석영유리에의 밀착력이 8N/m인 것을 나타내고, C는 경화후의 영률(E₁)이 1.0MPa이고, 석영유리에의 밀착력이 12N/m인 것을 나타내고, D는 경화후의 영률(E₁)이 0.7MPa이고, 석영유리에의 밀착력이 4N/m인 것을 나타낸다.

또, 각 피복광파이버에 있어서, 2차피복(3)은 경화후의 영률(E₂)이 500MPa인피복재료로 구성되어 있다.

	피복광파이버의 구성	보증시험	피복제거력	작업성
	광파이버의 종류	보증시험	피복제거력	작업성	1차피복용재료
구체적예1	정편파	B	○	1.2	양호
구체적예2	정편파	C	○	1.2	양호
구체적예3	FBG	B	○	1.2	양호
구체적예4	FBG	C	○	1.2	양호
비교예1	정편파	A	○	2.0	불량
비교예2	정편파	D	×	1.0	양호
비교예3	FBG	A	○	2.0	불량
비교예4	FBG	D	×	1.0	양호

상기 각 피복광파이버에 대하여, 보증시험과 피복제거테스트를 행하였다. 보증시험은 ITU-T G.650에 기재된 테스트방법을 따랐으며, 1.38GPa 이상의 인장력을 피복광파이버의 전체길이에 걸쳐서 인가하고, 광파이버(1)의 1차피복(2)의 박리여부를 조사하였다. IEC-60793-1-B6에 따라 피복제거 테스트를 하고, 제 1의 피크를 포함하는 평균 제거력을 측정하였다.

또, 피복제거시의 작업성이 양호한지 불량한지의 여부도 조사하였다.

표 1은 보증시험, 피복제거테스트 및 피복제거시의 작업성의 결과를 나타낸다. 피복제거력의 단위는 N(newton)이다. "보증시험"의 란에 있어서, "○"는 피복이 광파이버(1)로부터 박리되지 않은 양호한 결과를 나타내고, "×"는 피복이 광파이버(1)로 부터 박리된 불량한 결과를 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 1차 피복(2)용으로 물질B(영률(E₁)이 2MPa이고, 석영유리에의 밀착력이 8N/m임) 또는 물질C(영률(E₁)이 1.0MPa이고, 석영유리에의 밀착력이 12N/m임)를 사용한 경우, 보증시험 후에 광파이버의 전체길이에 걸쳐서 1차피복(2)은 광파이버(1)로부터 박리하지 않았다. 또, 피복제거시의 작업성도 우수하였다.

반면에, 1차 피복(2)용으로 물질 A(영률(E₁)은 7MPa이고, 석영유리에의 부착력은 17N/m임)를 사용한 경우는, 다른재료에 비해서 피복제거시의 작업성이 20∼40%정도까지 현저하게 악화하였다. 또, 1차피복(2)용으로 물질(D)(영률(E₁)이 0.7MPa이고, 석영유리에의 밀착력이 4N/m임)를 사용한 경우, 1차피복(2)은 보증시험 후에 광파이버(1)로부터 박리하였다.

또, 실험결과에 나타낸 바와 같이 실시예의 구성을 가진 구체적예 1∼4의 모든 피복광파이버는 콤팩트하게 수납하기 위해 필요한 높은 강도를 가졌고, 피복을 제거하는 작업의 효율성을 향상시켰다.

또, 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것은 아니고, 여러 형태로 변형할 수 있다. 예를 들면, 본 실시예에서 광파이버(1)는 2층의 피복재료를 가졌으나, 예를 들면, 3층이상의 피복재료를 가져도 된다. 또, 광파이버(1)로써 정편파광파이버 또는 FBG광파이버를 사용하는 경우를 나타내었으나, 이외에 석영계광파이버를 사용해도 된다.

본 발명의 광파이버심선을 전체길이에 걸쳐서 1.38GPa이상의 보증시험에 대한 내구성을 가진 고강도의 것이기 때문에 콤팩트하게 수납하는 것이 용이하게 된다. 또, 본 발명의 광파이버심선은 피복제거력이 1.4N이하이고, 큰 힘을 필요로하지 않아도 광파이버심선의 피복제거작업을 행할 수 있게 된다. 부품용 광파이버심선으로는 콤팩트하게 수납하기 위한 고강도를 가진 것과, 피복제거력이 작은 것이 모두 요구된다. 본 발명의 광파이버심선은 상기한 바와 같이 그 요구에 응할 수 있는 것이고, 부품용 광파이버심선으로써 적합하게 사용할 수 있다.

석영유리와의 밀착력(Fm)이 5N/m≤Fm≤15N/m의 범위내이고, 또한 경화후의 영률(E₁)이 1.0MPa≤E₁≤5MPa의 범위내인 재료에 의해 1차피복을 형성하고, 또 경화후의 영률(E₂)이500MPa≤E₂≤1500MPa의 범위내인 재료에 의해 2차피복을 구성하는 것에 의해 상기한 바와 같은 고강도 및 작은 피복제거력을 가진 광파이버심선을 얻을 수 있다.

이와 같은 효과는 석영계 광파이버가 정편파광파이버이라도, 그레이팅을 형성할 수 있는 광파이버라도 마찬가지로 얻을 수 있다.

Claims

석영계광파이버와, 석영계광파이버의 외주에 형성된 적어도 2층의 피복재료로 이루어진 피복광파이버에 있어서,

상기 피복광파이버는 전체길이에 걸쳐서 1.38GPa이상의 보증시험에 대한 내구성과 1.4N이하의 피복제거력을 가진 것을 특징으로 하는 피복광파이버.
제 1항에 있어서, 상기 피복재료는 석영계광파이버의 외주에 형성된 1차피복과, 상기 1차피복의 외주에 형성된 2차피복을 가지고; 상기 1차피복용 재료는 석영유리에의 부착력(Fm)이 5N/m≤Fm≤15N/m범위이고, 경화 후에 영률(E_l)이 1.0MPa≤E₁≤5MPa이며; 상기 2차피복용 재료는 경화후의 영률(E₂)이 500MPa≤E₂≤1500MPa인 것을 특징으로 하는 피복광파이버.
제 1항에 있어서, 상기 석영계광파이버는 정편파광파이버인 것을 특징으로 하는 피복광파이버.
제 2항에 있어서, 상기 석영계광파이버는 정편파광파이버인 것을 특징으로 하는 피복광파이버.
제 3항에 있어서, 상기 정편파광파이버는 응력인가부를 가지는 것을 특징으로 하는 피복광파이버.
제 4항 에 있어서, 상기 정편파광파이버는 응력인가부를 가지는 것을 특징으로 하는 피복광파이버.
제 1항에 있어서, 상기 석영계광파이버는 용이하게 그레이팅을 형성하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광파이버.
제 2항에 있어서, 상기 석영계광파이버는 용이하게 그레이팅을 형성하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광파이버.